اجرای اسکلت فلزی (فولادی)

اجرای اسکلت فلزی یکی از روش‌ های رایج ساخت و ساز در سطح کشور است که به دلیل سرعت بالا، مقاومت زیاد و انعطاف ‌پذیری در طراحی، مورد توجه بسیاری از مهندسان و سازندگان قرار گرفته است. ساخت و اجرای اسکلت فلزی به دو روش جوشی و پیچی امکان پذیر است که هر یک از این روش ها، مزایای خود را دارند. اجزای سازه های فولادی را می توان به صورت پیش ساخته مورد استفاده قرار داد که تولید اسکلت فلزی در کارخانه های مخصوص انجام می شود. اجرای اسکلت فلزی باید توسط پیمانکاران و شرکت های معتبر و متخصص انجام شود. در ادامه، مراحل مختلف ساخت سازه فلزی را به طور کامل بررسی خواهیم کرد.

قیمت اجرای اسکلت فلزی

قیمت اجرای اسکلت فلزی به نوع آن وابسته است. قیمت اجرای اسکلت فلزی پیچ و مهره با نوع جوشی متفاوت است. در برآورد هزینه ها باید دستمزد اجرای اسکلت فلزی را نیز مدنظر قرار داد. دستمزد اجرای اسکلت فلزی خود وابسته به عواملی همچون مهارت استادکار می باشد. عمده مصالح مورد استفاده در اجرای اسکلت فلزی ساختمان ، آهن آلات می باشد. بنابراین قیمت روز آهن آلات در هزینه اجرای سازه فلزی تاثیرگذار است. در ساخت اسکلت فلزی بلند مرتبه ، سیستم پیاده سازی ساختمان، بر روی هزینه اجرای آن موثر است.

مراحل اجرای اسکلت فلزی

اسکلت فلزی از اجزای فولادی همچون تیر، ستون و بادبند تشکیل شده است که این اجزا به روش ‌های مختلفی به یکدیگر متصل می ‌شوند. در این قسمت، اجرای ساختمان اسکلت فلزی از ابتدا تا انتها ذکر خواهد شد.

طراحی و محاسبات مهندسی ساخت سازه فلزی

پیش از اجرای اسکلت فلزی ، طراحی اسکلت توسط مهندسین سازه انجام می‌ شود. این مرحله شامل تحلیل بارها، طراحی مقاطع فولادی و تعیین محل اتصالات است. انجام محاسبات دقیق در این مرحله، ایمنی و پایداری سازه را تضمین می کند. به همین منظور مهندسان طراح با استفاده از نرم ‌افزارهای تحلیل سازه، مقاومت اعضای سازه را در برابر بارهای وارده (مانند بار مرده، بار زنده، بار باد و زلزله) بررسی می نمایند. با توجه به نتایج محاسبات و شرایط پروژه، نوع و مشخصات فنی مقاطع فولادی (مانند تیرآهن، نبشی، ناودانی و ...) انتخاب می‌ شود. پس از طراحی سازه، باید با توجه به نوع خاک و سازه طراحی شده، فونداسیون نیز طراحی گردد. در نهایت پس از طراحی فونداسیون و سازه، نقشه‌ های دقیق و کاملی از سازه فلزی تهیه می‌ شود. این نقشه ‌ها شامل جزئیات مقاطع، اتصالات، محل قرارگیری اعضای سازه، اجرای فونداسیون و ... است.

آماده ‌سازی محل پروژه ساخت اسکلت فلزی

در مرحله دوم اجرای سازه های فلزی ، زمین پروژه باید به طور کامل تسطیح شود تا زیرسازی برای فونداسیون آماده شود. بر اساس نقشه‌ های اجرایی، فونداسیون بتنی ساختمان اجرا می‌ شود. اجرای فونداسیون و نصب صفحات بیس‌ پلیت (Base Plate) اولین قدم اجرایی در محل پروژه است. این صفحات فولادی به کمک بولت ‌ها به بتن فونداسیون متصل می‌ شوند و نقش پایه‌ های اصلی ستون‌ ها را ایفا می ‌کنند. فونداسیون باید به گونه‌ ای طراحی شده باشد تا بتواند تمام بارهای وارده از سازه را به زمین منتقل کند. 

ساخت قطعات فلزی جهت اجرای ساختمان اسکلت فلزی

مرحله سوم از ساخت و نصب اسکلت فلزی ، ساخت مقاطع اسکلت فلزی در کارخانه است. در این مرحله، مقاطع فولادی بر اساس نقشه ‌ها برش خورده و ساخته می شوند و سوراخ‌ های مورد نیاز برای اتصالات ایجاد می گردد. در صورت امکان، برخی از قطعات سازه در کارگاه مونتاژ شده و سپس به محل پروژه منتقل می‌ شوند. این کار باعث کاهش زمان اجرا در محل پروژه می‌ شود.

نصب سازه فلزی

در مرحله چهارم از اجرای سازه های فولادی ، نوبت به نصب قطعات ساخته شده در محل پروژه می رسد. برای این کار ابتدا ستون ‌ها با استفاده از جرثقیل در جای خود (بر روی صفحه ستون) که از قبل آماده سازی شده اند، قرار می گیرند. پس از قرارگیری و نصب ستون ها، تیرها به ستون ‌ها متصل شده و قاب ‌های اصلی سازه را تشکیل می ‌دهند. بادبندها در ساخت سازه های فلزی برای افزایش مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی (مانند باد و زلزله) نصب می ‌شوند. این اعضا در جهات مختلف نصب می‌ شوند تا پایداری اسکلت را تضمین کنند.

اتصالات هنگام نصب اسکلت فلزی به روش پیچ و مهره ای و یا روش جوشی انجام می شوند. در اتصالات جوشی، قطعات فلزی با استفاده از جوشکاری به یکدیگر متصل می ‌شوند. اما در اتصالات پیچ و مهره ای، قطعات فلزی با استفاده از پیچ و مهره به یکدیگر متصل می ‌شوند. در برخی موارد، می توان از ترکیب این دو روش استفاده کرد.

کنترل کیفیت اجرای سازه فولادی

مراحل ساخت اسکلت فلزی با کنترل کیفیت به پایان می رسد. در این مرحله، ابعاد و اندازه قطعات فلزی باید با نقشه ‌ها تطبیق داشته باشد. کیفیت جوش ‌ها در ساخت اسکلت فلزی ساختمان باید توسط جوشکاران ماهر و با استفاده از روش ‌های کنترل کیفیت مناسب تضمین شود. تمام اعضای سازه باید در موقعیت صحیح خود قرار گرفته و شاقول و تراز باشند. پس از برپایی اسکلت فلزی، مراحل اجرای دیوارها، سقف ها و نازک کاری انجام می شود.

مزایای اجرای اسکلت فلزی

ساخت سازه های فلزی مزایای قابل توجهی را به همراه دارد که در ادامه به آن ها خواهیم پرداخت.

اولین مزیت ساخت سازه فلزی که برای اکثر کارفرمایان و پیمانکاران حائز اهمیت است، اجرای سریع پروژه در عین برخورداری سازه از مقاومت لازم است. اسکلت فلزی به دلیل استفاده از اجزای پیش ‌ساخته، سرعت اجرای بالاتری نسبت به سازه‌ های بتنی دارد. ساخت اسکلت فلزی ساختمان ، مقاومت و دوام بالایی دارد. فولاد به‌ عنوان ماده‌ ای با مقاومت کششی و فشاری بالا، تحمل بارهای سنگین را امکان ‌پذیر می ‌سازد. همچنین امکان ساخت سازه‌ های پیچیده با اجرای اسکلت فلزی وجود دارد. ساخت و نصب اسکلت فلزی در پروژه ‌هایی مانند برج‌ ها، پل ‌ها و ساختمان ‌های بلند بسیار مناسب است؛ زیرا انعطاف‌ پذیری در طراحی را فراهم می ‌کند.

کاهش وزن سازه از دیگر مزایای ساخت و اجرای اسکلت فلزی به شمار می آید. اسکلت فلزی نسبت به سازه ‌های بتنی وزن کمتری دارد که این موضوع منجر به کاهش بار مرده ساختمان، کاهش نیروهای زلزله و بارهای وارده به فونداسیون می‌ شود.

نکات طلایی در ساخت اسکلت فلزی

1. دقت در جوشکاری: کیفیت جوش ‌ها به‌ طور مستقیم بر ایمنی و مقاومت اجرای سازه های فولادی تأثیر می‌ گذارد. از این رو، استخدام جوشکاران ماهر و انجام تست ‌های غیرمخرب (NDT) ضروری است.
2. حفاظت در برابر خوردگی: استفاده از پوشش‌ های ضد زنگ و رنگ ‌های محافظ برای جلوگیری از زنگ ‌زدگی قطعات امری ضروری در اجرای سازه فولادی است.
3. نظارت دقیق مهندسی: حضور مستمر مهندس ناظر در مراحل مختلف اجرای سازه های فلزی ، از جمله نصب اعضا و اتصالات، برای اطمینان از کیفیت و انطباق با نقشه‌ ها حیاتی است.
4. ایمنی کارگاه: به دلیل سنگینی اجزای فلزی، رعایت نکات ایمنی در هنگام حمل‌ و نقل، جابجایی و نصب سازه فلزی بسیار اهمیت دارد.

پوشش ‌های محافظ برای ساخت سازه فلزی

در واقع پوشش ‌های محافظ، لایه‌ هایی هستند که برای محافظت از سازه‌ های فلزی در برابر عوامل مخرب محیطی مانند رطوبت، اکسیژن، مواد شیمیایی و تغییرات دمایی بر روی سطح فلز اعمال می ‌شوند. این پوشش ‌ها از خوردگی فلز جلوگیری کرده و طول عمر سازه را به طور قابل توجهی افزایش می‌ دهند. اصولا پوشش ‌های محافظ برای ساخت سازه های فلزی حاوی روی یا همان Zn هستند. زیرا هنگامی که روی در مجاورت عوامل خورنده قرار گیرد، دچار خوردگی و زنگ زدگی می شود و آسیبی به فولاد زیرین وارد نمی گردد. 

اپوکسی‌ های غنی شده با روی، اپوکسی ‌های زینک فسفات، اپوکسی‌ های زینک کرومات، اپوکسی ‌های زینک اتیل سیلیکات و اپوکسی ‌های سرنجی جزو محصولاتی هستند که درون ترکیبات آن ها روی به کار رفته است. این اپوکسی ها علاوه بر افزایش مقاومت فولاد در برابر خوردگی، مقاومت آن را در برابر حرارت افزایش می دهند. تنها نقطه ضعف این اپوکسی ها مقاومت کم آن ها در برابر اشعه UV است که آن نیز قابل برطرف شدن است. برای رفع این نقطه ضعف، می توان از اپوکسی‌ های مقاوم به اشعه UV که شامل اپوکسی‌ پلی آمید و اپوکسی پلی آمین هستند به عنوان رنگ رویه استفاده کرد. همچنین استفاده از رنگ‌ های آکریلیکی یا پلی اورتان نیز برای این منظور مفید و کاربردی است.

ساخت اسکلت فلزی بلند مرتبه

سازه های بلند مرتبه نسبت به سازه های معمولی بیشتر تحت تاثیر نیروهای جانبی همچون باد و زلزله می باشند. از این رو طراحی و اجرای آن از اهمیت بالایی برخوردار است. اجرای سازه فلزی بلند مرتبه به صورت قاب محیطی (لوله ای)، سیستم لوله های چندگانه، سیستم ابر مهاربندی، سیستم لوله در لوله، سیستم هسته مرکزی و سیستم کمربند خرپایی قابل انجام است.