طراحی اسکلت فلزی

طراحی اسکلت فلزی

اسکلت های فلزی مجموعه ای از فولاد، تیر و ستون هستند که در یک خط مستقیم پرچ ، جوش و یا با پیچ و مهره به هم متصل می شوند. تیرهای فولادی به منظور تحمل بار ساختمان و براساس فاکتورهایی مثل شرایط محیطی، آب و هوا و بودجه طراحی می شوند.
برای آشنایی با طراحی اسکلت فلزی و اطلاعات تکمیلی در مورد آن تا انتهای مقاله همراه ما باشید.

 

انواع طراحی اسکلت فلزی

طراحی اسکلت فلزی به سه روش زیر صورت می پذیرد:

روش طراحی تنش مجاز (ASD)

این روش قدیمی ترین روش طراحی اسکلت فلزی است که عناصر سازه بر حسب ضریبی به نام ضریب اطمینان طراحی می شود، به طوری که بتواند بار وارد شده بر ساختمان را تحمل کند. در طراحی تنش مجاز، به اعضا سازه اجازه داده می شود تا از حد الاستیک فراتر رفته و به حد پلاستیک یا خمیری در آید.

فرمول در روش طراحی تنش مجاز به صورت زیر است:
(ضریب اطمینان)/(تنش خرابی)= تنش مجاز

ضریب اطمینان همیشه از یک بیشتر است؛ این ضریب برای ستون ها عددی بین ۱.۹۲ الی ۱.۹۷ است و برای تیرها اگر فشرده باشد، ۱.۵ و اگر غیر فشرده باشد 1.67 است.
این روش به دلیل رعایت استانداردهای لازم و بالا بودن کیفیت اجرا در بیشتر کشورها از جمله ایران استفاده می شود.

طراحی اسکلت فلزی

روش طراحی پلاستیک (LRFD)

این روش طراحی اسکلت فلزی، بر حسب دو فاکتور زیر محاسبه می شود:

  1. افزایش بار به کمک ضرایب بار
  2. کم کردن میزان مقاومت به کمک ضرایب کاهش مقاومت.

در طراحی پلاستیک، مقاومت نهایی یا حداکثر ظرفیت بار در هر مقطع، بزرگ‌ تر یا مساوی با تلاش‌ های موجود در آن مقطع است. این روش طراحی، بسیار کارآمدتر از روش اول است و می توان محاسبات دقیق تری در برابر خطرات احتمالی وارده بر ساختمان مثل بلایای طبیعی انجام داد.

روش طراحی حالت حدی (LSD)

در این روش از طراحی اسکلت فلزی، بخشی از ضریب اطمینان در بارها و بخشی در مقاومت ‌ها دخالت داده می شود؛ یعنی ‌بارها بزرگ شده و مقاومت ‌ها کاهش پیدا می کند. در واقع روش طراحی LSD بر حسب آگاهی نسبت به ضرایب اطمینان انجام می شود.

معیارهای زیر اهمیت زیادی در انتخاب طراحی اسکلت فلزی دارند:

  • نوع مقطع
  • فواصل تکیه ‌گاهی
  • اندازه دهانه ‌های سقف
  • نوع سیستم صلب کننده
  • نوع مهاربندی
  • آرایش و روش قرارگیری مقاطع
  • محل قرارگیری سیستم صلب کننده

 

ابعاد اسکلت فلزی

ابعاد اسکلت فلزی در ساختمان‌های مختلف، متفاوت است و اندازه ثابتی را نمی توان برای آن در نظر گرفت؛ ابعاد اسکلت فلزی به جنبه‌ های مختلفی مثل میزان بار وارد شده بر ستون، مصالح ساختمانی مورد استفاده، دهانه بین دو ستون، عیار بتن و موارد دیگر بستگی دارد.
ابعاد ستون در ساختمان‌ هایی که زیر ۳ طبقه هستند، معمولاً ۲۰×۲۰ در نظر گرفته می ‌شود، اما ابعاد ستون در بناهای بالای 4 طبقه بر اساس محاسبات مهندس عمران تعیین می شود.
در ساختمان هایی که سقفشان سبک است و متراژ بالایی ندارند از ستون هایی با ابعاد ۲۰×۲۰ یا ۱۰×۱۰ استفاده می شود.
در ساختمان های که اسکلت آن ها به جای فولاد از بتن است، معمولاً ابعاد ستون ۴۰×۴۰ در نظر گرفته می‌ شود؛ البته همان طور که گفته شد به منظور ایمنی بیشتر ساختمان، ابعاد اسکلت فلزی بر حسب محاسباتی که مهندسان ساختمان انجام می دهند، مشخص می شود.

طراحی اسکلت فلزی

استاندارد ساخت و طراحی اسکلت فلزی

استانداردهایی که در ساخت و طراحی اسکلت فلزی باید رعایت شود به قرار زیر است:

  1. مهندس ناظر ساختمان باید قبل از شروع عملیات ساخت، از کارخانه تولید کننده دیدن کند و از فرآیند ساخت اسکلت فولادی به طور ایمن اطمینان حاصل کند.
  2. انجام تست های آزمایشی جوش برای کلیه پروژه‌ها اجباری است و باید قبل از شروع عملیات ساخت، قرارداد آزمایشگاه
  3. بازرسی جوش در کارتابل سامانه خدمات مهندسی ثبت شود.
  4. برای طراحی اسکلت فلزی، اجرا و تایید نهایی اتصالات جوشکاری شده، باید طبق الزامات شماره 10 مقررات ملی پیش رفت.
  5. تمامی مصالح فولادی بایستی از منابع معتبر با گواهی استاندارد ملی تامین شوند.
  6. کلیه جوش ‌ها باید توسط نقشه ‌های بازرسی غیر مخرب بازرسی شود و قبل از استفاده، تمام عیوب، رفع شده باشد.
  7. مهندس ناظر باید برای احراز اعتبار پروانه، کد ده رقمی فرآورده را به سامانه پیامکی 10001517 ارسال و یا از طریق سامانه اینترنتی مربوطه انجام دهد.

 

وزن اسکلت فلزی

یکی از مواردی که در طراحی اسکلت فلزی باید مد نظر داشت، وزن آن است. وزن آهن آلات مصرفی در هر مترمربع از اسکلت فلزی بر اساس تجربیات به شرح زیر است:

  • مهاربند همگرا بدون در نظر گرفتن وزن آرماتور سقف
    ۴۰ -۷۰ کیلوگرم بر مترمربع
  • مهاربند واگرا بدون در نظر گرفتن وزن آرماتور سقف
    بین ۴۵ -۸۰ کیلوگرم بر مترمربع
  • قاب با قابلیت خمشی بدون در نظر گرفتن وزن آرماتور سقف
    بین ۶۰ -۱۰۰ کیلوگرم بر مترمربع
  • قاب با قابلیت خمشی ویژه بدون در نظر گرفتن وزن آرماتور سقف
    بین ۷۰ -۱۱۰ کیلوگرم بر مترمربع

وزن این سازه فلزی تا حدودی بستگی به این موضوع دارد که طراحی اسکلت فلزی به چه منظور و کاربردی انجام می گیرد.

طراحی اسکلت فلزی

مراحل طراحی اسکلت فلزی

در ساخت هر بنا، باید مراحل معینی طی شود و یک سری اصول و قواعد مشخص در آن رعایت شود. در ساخت و طراحی اسکلت فلزی نیز مراحلی وجود دارد که در زیر به آن اشاره شده است:

  1. برای شروع هر پروژه‌ کارفرما موظف به کسب مجوز ساخت است؛ سپس باید تجهیزات لازم را آماده کند.
  2. مورد بعدی نوع خاکی است که قرار است در آن منطقه ساختمان بنا شود؛ شناخت نوع خاک برحسب آزمایشات انجام می ‌شود.
  3. مرحله بعد؛ فراهم کردن بتن مگر یا همان بتن لاغر است؛ این بتن موظف است از تماس مستقیم پی اصلی ساختمان با خاک جلوگیری کند.
  4. نقشه ساختمان بر روی پی طراحی می ‌شود؛ همان طور که مشخص است مقاومت هر ساختمانی به فونداسیون آن وابسته است که این کار بر اساس آرماتورگذاری انجام می شود. در این روش فاصله میلگردها تا سطح آزاد بتن نباید کمتر از ۴ سانتی متر باشد.
  5. پس از انجام این مرحله، نوبت به قالب بندی فونداسیون می‌ رسد که از تخته‌ های صاف و سالم بدین منظور استفاده می‌شود؛ بتن در این قالب ها به شکل مورد نظر در آمده و وزن بتن را تا زمان خشک شدن تحمل می کند. از مزایای این روش می توان به محافظت ساختمان در برابر سرما و گرما، کاهش رطوبت و جلوگیری از نشت های نامطلوب اشاره کرد.
  6. قدم بعدی در طراحی اسکلت فلزی، نصب بولت‌های ستون برای بالا بردن سازه است که باید با دقت خاصی انجام شود. برای تعیین مکان ایده‌آل بولت ‌ها از دوربین ‌های نقشه برداری استفاده می‌ شود.
  7. صفحه ستون ‌ها باید توسط نایلون یا گونی پوشانده شود؛ منافذ به گریس آغشته شده تا در باز و بست مهره ‌ها مشکلی به وجود نیاید.
  8. مرحله بعدی اجرای ستون است؛ ستون ‌ها نماد مقاومت سازه‌ ها هستند که باید در طراحی آن دقت کافی به خرج داده شود، ستون‌های مربعی و H شکل، بهترین نوع هستند.
  9. پس از نصب ستون ‌ها، نوبت به نصب تیرها می ‌رسد. تیرها به صورت افقی و شیب دار نصب می شوند، شاه تیرها به ستون وصل شده و تیرچه ‌ها نیز به شاه تیرها متصل می ‌شوند.
  10. در صورت نیاز به راه پله‌، بلافاصله آن را پس از تیرها نصب می کنند. طراحی راه پله نیاز به مهارت خاصی دارد که باید توسط افراد خبره در این زمینه انجام شود.
  11. مهاربندها پس از ستون و تیر نصب می شوند؛ این بخش وظیفه تحمل بارهای جانبی ساختمان مثل طوفان یا زلزله را دارد.

مراحل ساخت اسکلت فلزی در همین جا به پایان می رسد، اما باید دقت داشت که همه مراحل به ترتیب و با رعایت اصول انجام پذیرد تا مشکلی در ساخت ساختمان به وجود نیاید.

 

هزینه طراحی اسکلت فلزی

هزینه طراحی اسکلت فلزی وابسته به فاکتورهایی است که در ادامه به آنها پرداخته خواهد شد:

طراحی ساختمان

بسته به نوع طراحی سازه، میزان فولاد مورد نیاز تعیین می‌شود؛ مواردی که تعیین کننده میزان فولاد مصرفی است عبارتند از:

  • ابعاد سازه
  • بار برف
  • بار زلزله
  • بار باد

قیمت فولاد

قیمت فولاد با توجه به نوسانات قیمت دلار در بازار و میزان تقاضا تعیین می شود.

طراحی اسکلت فلزی

هزینه سوخت

هزینه سوخت به صورت غیر مستقیم بر هزینه ‌های تولید فولاد تاثیر می گذارد.

میزان دستمزد ساخت

غالباً سازه های فلزی در کارخانجات مربوطه تولید می شوند که میزان دستمزد ساخت بر حسب موارد زیر تعیین می شود:

  • انتخاب کارخانه
  • موقعیت جغرافیایی کارخانه
  • دستمزدی ساخت
  • دستمزد نصب و مونتاژ
  • هزینه‌هایی مثل استفاده از ماشین آلات جهت ساخت اسکلت، بیمه کارگران، تهیه غذای کارگران، هزینه‌های ایمنی

با توجه به موارد ذکر شده، محاسبات هزینه طراحی اسکلت فلزی نیاز به دقت در هزینه زیادی دارد، بنابراین در هنگام مشخص کردن این مورد، باید تمامی نکات را مدنظر گرفت تا محاسبه درستی از هزینه نهایی به دست آید.

اسکلت فلزی مجموعه ای از فولاد، تیر و ستون است که در یک خط مستقیم پرچ ، جوش و یا با پیچ و مهره به هم متصل می شود. در این مقاله سعی شد اطلاعاتی کلی در مورد انواع طراحی اسکلت فلزی، مراحل ساخت و نحوه برآورد هزینه توضیح داده شود.
شرکت دانیال صنعت یکی از بزرگترین و مجهزترین کارخانه های تولید کننده سازه های سنگین فلزی است که تمامی پروژه های ساخت در این زمینه را به نحو احسن و در کمترین زمان ممکن اجرا می کند.
می توانید کلیه پروژه های ساختمانی خود را با خیال راحت به دانیال صنعت بسپارید؛ در ضمن این شرکت آمادگی لازم جهت تامین انواع متریال های اختصاصی را دارد؛ با ما ایمن ترین ساختمان ها را بسازید.

طراحی اسکلت فلزی