جزوه سازه های فولادی

تومان

رمز فایل www.omranrenter.com

دانلود رایگان جزوه طراحی سازه های فولادی

بیش از 10 جزوه برتر کشور

چندین حل المسائل سازه های فولادی

مقایسه

توضیحات

جزوه سازه های فولادی

دانلود جزوه طراحی سازه های فولادی

دانلود رایگان طراحی سازه های فولادی پیشرفته

دانلود رایگان جزوه های رشته های مهندسی

چندین حل المسائل سازه های فولادی

فولاد یا پولاد (به انگلیسی: Steel) آلیاژی از آهن است که بین ۰٫۰۰۲ تا ۲٫۱ درصد وزن آن کربن است. خواص فولاد به کمک تغییر در درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است. استفاده از فولاد به دلیل استحکام کشش نهایی زیاد و قیمت نسبتاً پایین آن در ساخت صنایع مختلفی از قبیل ساختمان سازی، سازه‌های زیرساختی، ابزارها، کشتی‌ها، قطارها، خودروها، ماشین آلات، تجهیزات و سلاح‌های نظامی کاربرد گسترده دارد.

امروزه برای تولید فولاد از روش‌های نوینی مانند، فولادسازی به روش اکسیژن قلیایی (BOS)، استفاده می‌شود که علاوه بر کاهش قیمت‌ها، منجر به افزایش خلوص فولاد تولیدی نیز گردیده‌است. فولاد یکی از بیشترین مواد تولید شده توسط انسان است و سالانه تقریباً بیش از ۱٫۶ میلیارد تن فولاد در سراسر جهان تولید می‌شود.

استحکام فولاد با «میزان کربن محلول» به شدت افزایش می‌یابد اما از طرفی این افزایش استحکام باعث کاهش قابلیت جوشکاری و افزایش احتمال شکست ترد می‌شود. استحکام فولادهای فریتی (فِرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکل‌پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل‌پذیری با پایدارسازی فاز آستنیت (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چند فازی قابل بهبود است.

 

برای ساخت فولاد، دو روش عمده وجود دارد. روش اول استفاده از آهن اسفنجی و کوره‌های قوس الکتریکی برای ذوب آهن اسفنجی و سپس آلیاژسازی است. روش دوم استفاده از آهن خام (آهن تولید شده در فرایند احیای غیرمستقیم) و سوزاندن کربن اضافی آن است. طی این فرایند میزان کربن آهن خام از بازهٔ ۵٫۳ تا ۶ به ۲٫۰ تا ۱٫۵ درصد وزنی کاهش می‌یابد، سپس عناصر دیگر در آن افزوده می‌شوند تا ترکیب مورد نظر بدست آید.

آهن معمولاً به صورت سنگ معدنی مانند مگنتیت و هماتیت در پوسته زمین یافت می‌شود. فولاد را با سوزاندن کربن آهن خام سفید و همجوش کردن آن با کمی کربن و اندازه کردن عنصر‌های دیگر در آن، به دو روش خمیری کردن و ذوب کردن تولید می‌کنند.

روش خمیری

در آغاز صنعت فولادسازی، فولاد به این روش ساخته می‌شد. در این روش آهن خام را در تشت کوره‌ی شعله‌ای گذاشته می‌شود و روی آن شعله دمیده می‌شود تا مذاب شود. آهن‌خام مذاب شده به هم زده می‌شود تا کربن آن با تماس با اکسیژن هوا بسوزد. پس از آن که کربن آن به مقدار قابل توجهی به صورت گازاز آن جدا شد، دمای ذوب آن بالا می‌رود و به صورت خمیری درمی‌آید. خمیر فولاد به صورت تکه‌تکه با گازانبر از کوره بیرون آورده می‌شود و با پتک روی آن می‌کوبند تا سرباره تشکیل شده از آن جدا شود و یکپارچه شوند. سپس از فولاد بدست آمده‌استفاده می‌شود. این روش به دلیل آن که ظرفیت تولید کافی نداشته و فولاد به دست آمده همواره کیفیت یکسانی نداشت دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

روش ذوب

امروزه تقریباً تمامی فولاد جهان از طریق ذوب آهن به روش‌های مختلف به دست می‌آید. این روش‌ها می‌توانند شامل فولادسازی در کنورتور یا فولادسازی در کوره‌های EAF باشد.

در روش‌هایی که از کنوروتور استفاده می‌شود، آهن‌خام مذابی که از که فرایند کوره بلند به دست آمده‌است درون کنورتور ریخته می‌شود تا با استفاده از دمش گاز اکسیژن کربن اضافی آن سوزانده شود. بدین ترتیب کربن فولاد به میزان مورد نظر خواهد رسید. سپس با اضافه کردن عناصر آلیاژی به آن استحکام فولاد افزایش خواهد یافت.

در روش‌هایی که از کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌کنند، ابتدا آهن اسفنجی تولید شده در فرایند احیای مستقیم درون کوره قوس الکتریکی ریخته می‌شود تا ذوب گردد. دمای این کوره‌ها به حدی است که در همان ذوب اولیه فولاد با درصد کربن نسبتاً پایین تولید می‌شود. سپس فولاد تولید شده درون کورهٔ پاتیلی ریخته می‌شود تا در آنجا عملیات آلیاژسازی انجام شود. این عملیات شامل تنظیم کردن میزان کربن، اضافه کردن عناصر آلیاژی و یکدست‌سازی ترکیب فولاد است.

پس از بدست آمدن ترکیب شیمیایی مورد نظر در فولاد، لازم است که آن را به صورت مورد نیاز ریخته‌گری کرد. در اکثر موارد فولاد بدست آمده به صورت تختال، تیرآهن یا میلگرد ریختگری مداوم می‌گردد.

فولادریزی

برای ساخت برخی قطعات فولادی که شکل پیچیده یا تیراژ کمی دارند لازم است به صورت جداگانه ریختگری انجام شود که در صنعت به آن فولادریزی گفته می‌شود. فرایند ذوب‌ریزی فولاد همانند چدن‌ریزی می‌باشد، چون فولاد مذاب هنگام سرد شدن و انجماد دچار انقباض می‌شود، بایستی قطعات فولادی را از هر سو ۱٫۵٪ تا ۲٪ بزرگ‌تر ساخت تکه شکا پس از انجماد فولاد مذاب، تکهٔ فولادی به اندازهٔ ساخته شده درآید.

حتی در یک بازه کوچک از غلظت‌های مختلف کربن و آهن که فولاد را می‌سازند، می‌توان ساختارهای میکروسکوپی مختلف با خواصی کاملاً متفاوت ایجاد کرد. پایدارترین حالت آهن خالص در دمای اتاق معمولی ساختار مکعبی وسط-بدنی (body-centered cubic) است که alpha iron یا α-iron خوانده می‌شود. آهن آلفا یک فلز نسبتاً نرم بوده و توان حل کردن کربن زیادی ندارد. افزودن کربن به α-iron باعث تولید فریت (ferrite) می‌شود. در دمای ۹۱۰ درجه سلسیوس آهن خالص تبدیل به ساختار مکعبی وسط-وجهی (FCC) می‌شود که gamma iron یا γ-iron خوانده می‌شود. افزودن کربن به γ-iron باعث تولید آستنیت (austenite) می‌شود.

آهنگری

آهنگری یا فورجینگ فرآیندی است که در آن با استفاده از نیروی مکانیکی تغییرشکل لازم بر روی فولاد انجام می‌شود. این تغییر شکل روی فولاد می‌تواند طی یک یا چند مرحله توسط پتک‌کاری یا پرس‌کاری انجام شود و شکل نهایی ایجاد گردد. برای افزایش قابلیت شکل‌پذیری معمولاً به فولاد گرما می‌دهند تا به حالت خمیری درآید، سپس آن را با پتک می‌کوبند. یا چکش‌کاری می‌کنند تا به شکل خواسته شده در آید.

کاربرد انواع مختلف فولاد

از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.

ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد[ویرایش]

آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیر قابل توجهی کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیوم می‌باشد.

 

افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن

منگنز، فسفر و سیلیسیم در چدن مذاب توسط هوا یا اکسیژن به اکسید تبدیل می‌شوند و با کمک ذوب مناسبی ترکیب شده، به صورت سرباره خارج می‌شوند. گوگرد به صورت سولفید وارد سرباره می‌شود و کربن هم می‌سوزد و مونوکسید کربن (CO) یا دی‌اکسید کربن (CO۲) در می‌آید. چنانچه ناخالصی اصلی منگنز باشد، یک کمک ذوب اسیدی که معمولاً دی‌اکسید سیلسیم (SiO۲) است، بکار می‌برند:

  • (MnO + SiO2 —-> MnSiO3(l

و چنانچه ناخالصی اصلی سیلسیم یا فسفر باشد (و معمولاً چنین است)، یک کمک ذوب بازی که معمولاً اکسید منیزیم (MgO) یا اکسید کلسیم (CaO) است، اضافه می‌کنند:

 

کوره تولید فولاد و جدا کردن ناخالصی‌ها

معمولاً جداره داخلی کوره‌ای را که برای تولید فولاد بکار می‌رود، توسط آجرهایی که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، می‌پوشانند. این پوششی مقداری از اکسیدهایی را که باید خارج شوند، به خود جذب می‌کند. برای جدا کردن ناخالصی‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده می‌کنند. این کوره یک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن ۱۰۰ تا ۲۰۰ تن آهن مذاب جای می‌گیرد.

بالای این ظرف، یک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روی سطح فلز مذاب منعکس می‌کند. جریان شدیدی از اکسیژن را از روی فلز مذاب عبور می‌دهند تا ناخالصی‌های موجود در آن بسوزند. در این روش ناخالصیها در اثر انتقال گرما در مایع و عمل پخش به سطح مایع می‌آیند و عمل تصفیه چند ساعت طول می‌کشد، البته مقداری از آهن، اکسید می‌شود که آن را جمع‌آوری کرده، به کوره بلند بازمی‌گردانند.

روش دیگر جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن

در روش دیگری که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و ماده کمک ذوب در کوره‌ای بشکه مانند که گنجایش ۳۰۰ تن بار را دارد، می‌ریزند. جریان شدیدی از اکسیژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدایت می‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌ای از فلز مذاب را در معرض اکسیژن قرار می‌دهند.

اکسایش ناخالصی‌ها بسیار سریع صورت می‌گیرد و وقتی محصولات گازی مانند CO۲ رها می‌شوند، توده مذاب را به هم می‌زنند، به‌طوری‌که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی‌آنکه از گرمای خارجی استفاده شود، تقریباً به دمای جوش آهن می‌رسد و در چنین دمایی، واکنش‌ها فوق‌العاده سریع بوده، تمامی این فرایند، در مدت یک ساعت یا کمتر کامل می‌شود و معمولاً محصولی یکنواخت و دارای کیفیت خوب بدست می‌آید.

تبدیل آهن به فولاد آلیاژی

آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن ) به نام «سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:

 

هرگاه فولادی که دارای سمنتیت است، به کندی سرد شود، تعادل فوق به سمت تشکیل آهن و کربن، جابجا شده، کربن به صورت پولک‌های گرافیت جدا می‌شود. این مکانیزم در چدن‌ها که درصد کربن در آن‌ها بیشتر است، اهمیت بیشتری دارد. برعکس، اگر فولاد به سرعت سرد شود، کربن عمدتاً به شکل سمنتیت باقی می‌ماند. تجزیه سمنتیت در دمای معمولی به اندازه‌ای کند است که عملاً انجام نمی‌گیرد؛ و با سرد کردن سمنتیت فولاد را به وجود می‌آورند.

عنصرهای آلیاژی فولاد

عنصرهای آلیاژ شده با فولاد، به فولاد خاصیت‌های گوناگون می‌دهند، این خواص می‌توانند فیزیکی، شیمیایی یا مکانیکی باشند. اثر عناصر مختلف بر روی فولاد به صورت زیر است:

 
عنصر اثر
کربن از ۰٫۰۶ تا ۰٫۴۰٪ امکان سختکاری پوسته کم عمق را فراهم می‌کند.از ۰٫۴۰ الی ۰٫۶۰٪ امکان سختکاری پوسته را آسان‌تر می‌کند.

از ۰٫۶۰ الی ۰٫۸۰٪ قابلیت سختکاری را افزایش می‌دهد.

از ۰٫۸۰٪ به بالا فقط مقاومت به سایش افزایش می‌یابد و سختی ثابت است.

منگنز قابلیت سختکاری عمیق‌تر را فراهم می‌کند.
سیلیسیم باعث افزایش چقرمگی و استحکام می‌شود.
کروم باعث افزایش مقاومت به سایش و چقرمگی می‌شود.
نیکل باعث افزایش چقرمگی و مقداری مقاومت به سایش می‌شود.
تنگستن باعث افزایش مقاومت به سایش می‌شود.
وانادیم باعث ریزتر شدن میکروساختار می‌شود.
مولیبدن باعث افزایش مقاومت به گرما و افزایش قابلیت سختکاری می‌شود.
کبالت باعث افزایش مقاومت به گرما می‌شود.
نیبوبیم باعث افزایش مقاومت به سایش می‌شود.
گوگرد، سرب، فسفر، کلسیم باعث افزایش قابلیت ماشینکاری می‌شوند

تولید فولاد در ایران

ظرفیت تولید فولاد در ایران در سال ۲۰۱۷ با رشد ۲۱٫۴ درصدی نسبت به سال ۲۰۱۶ از ۱۷٫۹ میلیون تن به حدود ۲۱٫۷ میلیون تن در سال رسیده‌است. با این افزایش ظرفیت ایران را در جایگاه چهاردهم کشورهای تولیدکننده فولاد قرار گرفته‌است. ایران قصد دارد در افق ۱۴۰۴ این رقم را به ۵۵ میلیون تن در سال برساند.

در کشور ایران از روش‌های احیای مستقیم و کوره بلند برای تولید فولاد استفاده می‌شود.

مجتمع‌های تولیدکننده فولاد در ایران
نام کارخانه روش تولید ظرفیت تولید در هر سال
فولاد مبارکه اصفهان احیای مستقیم ۸٫۸ میلیون تن
مجتمع فولاد خوزستان احیای مستقیم ۵٫۰ میلیون تن
ذوب آهن اصفهان کوره بلند ۳٫۶ میلیون تن
مجتمع فولاد خراسان احیای مستقیم ۱٫۴ میلیون تن
معدنی صنعتی چادرملو احیای مستقیم ۱٫۳ میلیون تن
ذوب‌آهن امیرکبیر اراک کوره بلند ۱٫۱ میلیون تن
مجتمع فولاد آذربایجان احیای مستقیم ۰٫۸ میلیون تن

فولادهای استاندارد

فولادهای متداول دارای کربن با درصد وزنی حدود چند هزارم درصد تا یک درصد می‌باشند. همچنین تمامی فولادها مقادیر متغیری از عناصر دیگر به‌خصوص منگنز را دارا می‌باشند. منگنز علاوه بر کاهش اکسیژن مذاب، توانایی کار گرم فولاد را نیز افزایش می‌دهد. سیلیسیم، فسفر و سولفور نیز همواره، در اندازه‌هایی گرچه کوچک، وجود دارند. مواد دیگر نیز می‌توانند در مقادیر بسیار کم به علل مختلف همچون طبیعت فرایند تولید فولاد یا ایجاد خواص مطلوب وجود داشته باشند.

فولادها می‌توانند به صورت ریخته، شمش یا می‌توان با گرم کردن مجدد، بر روی آن کار گرم با استفاده از یکی از روش‌های نورد، اکستروژن، فورج یا دیگر روش‌های دیگر تولید شکل داده شود. برای کاربردهای مهندسی فولادهای شکل داده شده، با داشتن فرم، کیفیت سطحی، استحکام و دمای کاری متنوع، بیشترین مواد مورد استفاده هستند.

سازه فولادی

نوعی سازه است که مصالح اصلی آن که برای تحمل بارها و انتقال آن‌ها به کار می‌رود از فولاد است. اتصالات به کار رفته در این نوع سازه‌ها از نوع جوشی، پرچی یا پیچ می‌باشد و بسته به نوع اتصالات، قطعات طرح شده و کنترل‌های مربوط بر روی آن‌ها انجام می‌شود.

در حال حاضر فولاد از مهم‌ترین مصالح برای ساخت ساختمان و پل و سایر سازه‌های ثابت است. مقاومت فولاد (تنش تسلیم) مورد استفاده در بازه۲۴۰۰kgr/cm ۲ تا

۷۰۰۰kgr/cm ۲ است که برای ساختمان‌های معمولی از فولاد با مقاومت۲۴۰۰kgr/cm ۲ که به آن فولاد نرمه گفته می‌شود استفاده می‌گردد.

اسکلت فولادی مستطیلی یا «قاب پیرامونی» در ساختمان ویلیس (راست) در کنار ساختمان تبر سنت ماری ۳۰ با اسکلت مورب در لندن.

اسکلت فولادی یا قاب فولادی اصطلاحی است که در ساختمان‌سازی به کار می‌رود. ساختمان‌هایی با اسکلت فولادی، از ستون‌های عمودی و تیرهای I-شکل افقی که به شکل شبکه‌های مستطیلی به هم وصل شده‌اند، تشکیل گردیده‌اند. این شبکهٔ مستطیل-شکل، وظیفهٔ نگه‌داری طبقات، سقف‌ها و دیوارهایی را که به اسکلت ساختمان وصل شده‌اند، بر عهده دارد. توسعهٔ این فناوری، امکان ساخت آسمان‌خراش‌ها را فراهم کرده‌است.

تاریخچه اسکلت فولادی

استفاده از فولاد به‌عنوان مصالح ساختمانی حدوداً از اوایل قرن ۲۰ آغاز شد و در حین جنگ دوم جهانی به‌صورت قابل‌توجهی گسترش یافت. بعد از جنگ دوم جهانی تهیه فولاد امری به‌مراتب راحت‌تر از قبل شده بود و قیمت فولاد کاهش چشمگیری داشت که این مسئله باعث شد بسیاری از طراحان از اسکلت فلزی برای ساخت ساختمان‌های گوناگون استفاده نمایند.

مفهوم کلی

پروفیل یا نیمرخ یا سطح مقطع یک ستون فولادی نورد شده، مانند حرف H در زبان انگلیسی است. جهت فراهم کردن مقاومت مناسب در برابر تنش‌های فشاری، فلنج‌های ستون‌ها دارای ضخامت و گستردگی بیشتری نسبت به فلنج‌های تیرها است. فولادهایی با مقاطع مربعی و دایره‌ای توخالی نیز به‌طور معمول جهت پر شدن توسط خمیر بتن استفاده می‌شوند. تیرهای فولادی توسط پیچ و مهره و سایر اتصالات به ستون‌ها وصل می‌شوند. در گذشته نیز از پرچ برای اتصال استفاده می‌شد. به دلیل بیشتر بودن لنگر خمشی در تیرها، معمولاً جان مقطع فولادی تیرهای I-شکل دارای ارتفاع بیشتری نسبت به جان ستون‌ها است.

از عرشه‌های فولادی، می‌توان به عنوان قالب‌های راه‌راه در زیر لایهٔ ضخیمی از بتن مسلح، برای پوشش کف طبقات سازه با قاب فولادی استفاده کرد. استفاده از قطعات بتنی پیش‌ساخته نیز روش متداول دیگری است. معمولاً در آخرین طبقهٔ ساختمان‌های تجاری، از فضای خالی بین سطح بیرونی و قطعات سازه‌ای کف طبقه به عنوان محلی برای کابل‌ها یا کانال‌های هوا استفاده می‌شود.

اسکلت ساختمان باید از نفوذ حرارت بالا محافظت شود. زیرا نرم شدن فولاد در دمای زیاد، می‌تواند موجب فروپاشیدن ساختمان گردد. در ستون‌ها می‌توان با پوشانده شدن توسط مواد مقاومی در برابر آتش همچون مصالح بنایی، بتن یا لایهٔ گچی این مشکل را برطرف کرد. تیرها را نیز می‌توان با بتن، لایهٔ گچی یا اسپری‌های مخصوص عایق‌کاری در برابر حرارت، پوشش داد. همچنین از پوشش‌های سقفی مقاوم در برابر آتش نیز می‌توان بهره برد.

لایهٔ بیرونی ساختمان با استفاده از تکنیک‌های ساخت‌وساز یا سبک‌های معماری مختلف به اسکلت ساختمان متصل می‌شود. از آجر‌ها، سنگ‌ها، قطعات بتنی، شیشه، صفحات فلزی و رنگ، برای محافظت از فولاد در برابر تغییرات آب‌وهوایی استفاده می‌شوند.

در ایران

سازه فلزی با دیوار برشی فولادی: که وزن آهن آلات مصرفی در آن ۴۵تا۵۵ کیلوگرم برای هر مترمربع است که نسبت به سازه‌های متداول ۴۰ درصد کمتر است.

در این نوع ساختمان برای ساختن ستون‌ها و تیر از پروفیل فولادی استفاده می‌شود. همچنین از نبشی تسمه و برای زیرستون‌ها از صفحات فولادی (بیس پلیت) استفاده می‌نمایند و معمولاً دو قطعه را به‌وسیله جوش به هم دیگر متصل می‌نمایند. سقف این نوع ساختمان‌ها ممکن است تیرآهن و طاق ضربی باشد یا از انواع سقف‌های دیگر از قبیل تیرچه‌بلوک غیره استفاده می‌گردد.

برای پارتیشن‌ها می‌توان مانند ساختمان‌های بتونی از انواع آجر یا قطعات گچی یا چوبی و سفال‌هایی تیغه‌ای استفاده نمود. درهرحال جداکننده‌ها می‌باید از مصالح سبک انتخاب شود. در بعضی کشورها برخلاف کشور ما برای اتصال قطعات از جوش استفاده نکرده بلکه بیشتر از پرچ یا پیچ و مهره استفاده می‌نمایند. البته برای ستون‌ها نیز می‌توان به‌جای تیرآهن از نبشی یا ناودانی استفاده نمود.

به‌طورکلی منظور از ساختمان فلزی ساختمانی است که ستون‌ها و تیرهای اصلی آن از پروفیل‌های مختلف فلزی بوده و بار سقف‌ها و دیوارها و جداکننده‌ها (پارتیشن‌ها) به‌وسیله تیرهای اصلی به ستون منتقل‌شده و وسیله ستون‌ها به زمین منتقل گردد.

روش‌های طراحی سازه‌های فولادی ساختمانی

ابعاد پروفیل‌های مورد استفاده در سازه‌های فلزی را می‌توان با یکی از روش‌های زیر محاسبه کرد. از روش‌های زیر دو روش تنش مجاز و روش حدی در مقررات ملی ساختمان مبحث ۱۰ ایران آورده شده‌است.

  • روش تنش مجاز
  • روش طرح پلاستیک
  • روش حالت حدی

تاریخچه ساختمان‌های فولادی

استفاده از فولاد به عنوان مصالح ساختمانی حدوداً از اوایل قرن ۲۰ آغاز شد و در حین جنگ دوم جهانی به صورت قابل توجهی گسترش یافت. بعد از جنگ دوم جهانی تهیه فولاد امری به مراتب راحت‌تر از قبل شده بود و قیمت فولاد کاهش چشمگیری داشت که این مسئله باعث شد بسیاری از طراحان از اسکلت فلزی برای ساخت ساختمان‌های گوناگون استفاده نمایند

مشخصات مکانیکی فولاد

مهمترین مشخصه مکانیکی فولاد نمودار تنش _ کرنش آن می‌باشد که از روی آن تنش تسلیم یا تنش جاری شدن بدست می‌آید.

آنچه فولاد را به عنوان یک مصالح ساختمانی مناسب معرفی کرده می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

  • تغییر شکل در اثر بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت
  • وجود خاصیت الاستیک و پلاستیک
  • شکل‌پذیری
  • خاصیت چکش خواری و تورق
  • خاصیت خمش پذیری
  • خاصیت فنری و جهندگی
  • خاصیت چقرمگی
  • خاصیت سختی استاتیکی و دینامیکی
  • مقاومت نسبی بالا
  • ضریب ارتجاعی بالا
  • جوش پذیری
  • همگن بودن
  • امکان استفاده از ضایعات
  • امکان تقویت مقاطع در صورت نیاز

میزان مصرف فولاد در ساختمان‌های فلزی

در ساختمان‌های فلزی، هزینه با توجه به میزان مصرف فولاد در هر متر مربع مساحت کف (تصویر افقی) یا متر مکعب ساختمان محاسبه می‌شود. هزینه ساخت و میزان مصرف فولاد به عوامل زیر بستگی دارد:

  • تعداد طبقات
  • بار اعمال شده به طبقات
  • دهانه‌ها در اطراف ستون
  • ضخامت سقف
  • سیستم سازه‌ای (سیستم انتقال بارهای قائم و جانبی)

اسکلت فلزی یا بتنی بهتر است؟

با مقایسه این دو سازه با هم به این مسئله پی می‌بریم

مزایای سازه اسکلت فلزی

  • کم وزن بودن اسکلت فلزی
  • پیروی فولاد از قانون هوک تا تنش‌های بزرگ (خاصیت ارتجاعی فولاد)
  • مقاومت بسیار بالای قطعات فلزی و ارتباط مقاومت به وزن؛ که این خود باعث می‌شود در دهانه سوله مورد استفاده قرار گیرند.
  • کارا بودن آن در سازه‌های طویل
  • خاصیت یکنواختی: معمولاً فلز در کارخانه‌های بسیار بزرگ با دقیق تهیه می‌شود، به همین علت می‌توان به یکنواخت بودن خواص اطمینان کرد.
  • فولاد دوام بسیار بالایی دارد که در ساختمان‌های فلزی بسیار مناسب می‌باشد و این باعث استفاده از آن در مدت زمان طولانی می‌گردد.
  • فولاد معمولاً توانایی تحمل ضربه را دارد که یکی از علل مقاومت در مقابل خرابی است.
  • قطعات فلزی و فولاد همگن هستند (پیوستگی).
  • مقاومت متعادل فلز و فولاد: مصالح فلزی در مقابل کشش و فشار رفتاری یکسان و همچنین در برش نیز خوب هستند. در زمان تغییر وضعیت بار، بر اثر نیروی وارده قابل تعویض و همین‌طور در بارهای پیش‌بینی شده معمولاً در نتیجهٔ برش نشات گرفته از آن هستند.
  • امکان مقاوم‌سازی: اگر در قسمتی از ساختمان بخشی به علت محاسبات غیر دقیق و اشتباه یا تغییر در اجرا درست اجرا نشده باشد می‌توان با پرچ کردن یا جوش و … آن را تقویت نمود ویا قسمت‌هایی اضافه نمود.
  • ساخت و نصب راحت
  • سرعت نصب: سرعت نصب قطعات فلزی بسیار کمتراز اجرای بتن در ساختمان است.
  • پرتی مصالح: اسکلت فلزی نسبت به اجرای بتن و … در ساختمان پرتی کمتری دارد.
  • اشغال
  • فضا: اسکلت فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی است، سطح بلا استفاده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد می‌شود.

مزیای سازه بتنی

  1. هزینه سازه‌های بتنی نسبت به سازه‌های فلزی کمتر است و با توجه به هزینه سازه‌های بتنی مقام تر است.
  2. بتن آرمه از لحاظ مقاومت و در مقابل شرایط محیطی سخت‌تر است.
  3. بتن آرمه یا همان اسکلت بتنی به دلیل شکل‌پذیری بالایی که دارد در تمام پروزه‌ها از جمله پل، ساختمان و… قابل استفاده است.
  4. بتن آرمه و در واقع انواع اسکلت بتنی در مقابل آتش و حرارت بسیار مقاوم تر است و زمان بیشتری زمان می‌برد تا فولاد داخلی بتن در برابر حرارت تغییر نشان دهد.
  5. طول عمر سازه‌های بتنی از دیگر سازه‌ها بیشتر است.
  6. با توجه به این که سازه‌های فلزی زمان کمتری برای نصب و پیاده‌سازی می‌برند، سازه‌های بتنی زمان بیشتری برای انجام کار احتیاج دارند.

برای کارفرمایانی که قصد دارند با توجه به پیشرفت پروژه خرد خرد پرداخت هزینه‌ها را داشته باشند اسکلت بتنی بهترین انتخاب می‌باشد.

  • ۷-اجرای اسکلت بتنی در مقایسه با اسکلت فلزی از ظرافت، تخصص و حساسیت کمتری برخوردار است و با توجه به تعدد اجرای این نوع اسکلت، پیمانکاران با تجربه ای آن را اجرا می‌کنند.

استاندارد و دوام اسکلت فلزی منوط به ساختن قطعات در کارخانه، استفاده از اتصالات پیچ و مهره و انجام آزمایشات تست جوش است. اما انجام این اقدامات در کشور ما هزینه‌های ساخت را بشدت بالاتر می‌برد.

  1. کمانش اجزاء در انواع اسکلت بتنی ساختمان کمتر است و علت آن تفاوت رفتار بتن و آهن در برابر نیرو است.
  2. هزینه نگهداری اسکلت بتنی ساختمان کمتر است. به مرور زمان سطح بیرونی اسکلت فلزی دچار خوردگی شده و رفته رفته از ضخامت آن کاسته می‌شود، اقداماتی که این روند را کنترل می‌کنند هزینه بالایی دارند.

وصله

اتصال دو پروفیل به صورت وصله در هر نقطه از بال مجاز است. وصله به صورت جوش سربه سر در اعضای کششی باید بتواند حداقل مقاومتی معادل 1.14Fy.A را از خود نشان دهد که در آن A کل سطح مقطع عضو وصله شده می‌باشد.

وصله پوششی

روش‌های مختلفی برای وصله آرماتورها در ساختمان‌های بتن آرمه وجود دارد که رایج‌ترین آن‌ها وصله پوششی می‌باشد و از طریق اور لپ دو آرماتور در کنار هم صورت می‌گیرد تنها ویژگی وصله پوششی سادگی اجرای آن است اما در عین حال از معایب آن مصرف زیاد میلگرد در محل اتصال عملکرد مهندسی ضعیف درنقاط حساس و محدودیت آیین‌نامه‌ای ازلحاظ تراکم و قطر آرماتور می‌باشد.

۲-طراحی مرحله دوم بعد از گرفتن بتن:

در این مرحله مقطع مرکب شامل تیرچه فولادی و بتن باید تلاش‌های ناشی از تمام بارهای وارده به سقف (قبل و بعد از گرفتن بتن) را تحمل کند.

کاربرد پیچ و مهره در صنعت ساختمان

پیچ و مهره‌های پر کاربرد در اسکلت فلزی شامل پیچ و مهره‌های فولادی گرید ۸٫۸ و ۱۰٫۹ با استاندارد DIN 931 – DIN 933 – DIN 934 و پیچ و مهره‌های HV در استاندارد DIN 6914 – DIN 6915 و واشرهای فولادی در استاندارد DIN 6916 است. امروزه این نوع پیچ و مهره‌ها در صنعت از کاربرد بالایی برخوردار می‌باشد.

طراحی سازه های فولادی به روش ضریب بار و ضریب مقاومت ” توسط دکتر مک کورمک

کتاب طراحی سازه های ها فولادی به روش حالت حدی مک کورمک به همراه حل المسائل

  • فصل اول : مقدمه ای بر طراحی سازه های فولادی
  • فصل دوم : مشخصات، بارها و روش های طراحی
  • فصل سوم : تحلیل عضوهای کششی
  • فصل چهارم : طراحی عضوهای کششی
  • فصل پنجم : مقدمه ای بر عضوهای فشاری با بارگذاری محوری
  • فصل ششم : طراحی عضوهای فشاری با بارگذاری محوری
  • فصل هفتم : طراحی عضوهای فشاری با بارگذاری محوری (ادامه) و صفحه ستون (Base Plate)
  • فصل هشتم : مقدمه ای بر تیرها
  • فصل نهم : طراحی تیرها برای خمش
  • فصل دهم : طراحی تیرها – بحث های متفرقه ( برش، تغییر شکل و … )
  • فصل یازدهم : خمش و نیروی محوری
  • فصل دوازدهم : اتصالات پیچی
  • فصل سیزدهم : اتصالات پیچی با بارگذاری دارای خروج از مرکزیت
  • فصل چهاردهم : اتصالات جوشی
  • فصل پانزدهم : اتصالات ساختمان
  • فصل شانزدهم : تیرهای مرکب
  • فصل هفدهم : ستون های مرکب
  • فصل هجدهم : تیرهای با پوشش ورقه و شاه تیرهای ساخته شده
  • فصل نوزدهم : طراحی سازه های فولادی

فروشگاه آموزشی و دانلودی

 

 

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “جزوه سازه های فولادی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اطلاعات فروشنده

  • نام فروشگاه: فروشگاه عمران رنتر
  • فروشنده: omranrenter
  • آدرس: تهران
  • 5.00 5.00 امتیاز از 1 دیدگاه