انواع سازه های فولادی

سازه‌های فولادی یکی از انواع سازه‌های ساختمانی است که از فولاد به عنوان ماده‌ی اصلی این سازه استفاده می‌کند.
این نوع سازه‌ها به دلیل ویژگی‌هایی مانند استحکام، انعطاف‌پذیری، سبکی و قابلیت اجرا به سرعت، در طراحی و ساخت ساختمان‌ها به کار می‌روند.
در ادامه به برخی از انواع سازه‌های فولادی اشاره می‌کنیم‌.

۱-بالشتک Beam
یک عنصر خطی است که نیروها و بارها را به سازه انتقال می‌دهد.
بالشتک‌ها معمولاً در ساختمان‌ها برای ایجاد سازه‌ی فرمی و انتقال بارها به ستون‌ها استفاده می‌شوند.

۲-ستون Column
 ستون‌ها عناصر عمودی هستند که نیروها و بارها را از بالشتک‌ها به بستر ساختمان یا سازه‌ی زیرین انتقال می‌دهند.

۳-دال Truss
دال‌ها سازه‌های ترکیبی هستند که از ترکیب بالشتک‌ها و ستون‌ها تشکیل شده‌اند.
این سازه‌ها برای پل‌ها، سوله‌ها و سازه‌های بلند استفاده می‌شوند و توانایی باربری بالا را دارند.

۴-نیم‌پل Girder
نیم‌پل‌ها برای ایجاد پل‌های بلند و بزرگ استفاده می‌شوند.
این سازه‌ها عموماً به صورت افقی بر روی ستون‌ها قرار می‌گیرند و بارهای نیم‌پل را به ستون‌ها انتقال می‌دهند.

۵-چارچوب Frame
چارچوب‌ها سازه‌هایی هستند که از بالشتک‌ها و ستون‌ها تشکیل شده‌اند و به صورت سه بعدی در نظر گرفته می‌شوند.
این سازه‌ها برای ساختمان‌های چند طبقه و بلند استفاده می‌شوند و قابلیت مقاومت در برابر نیروهای جانبی را دارند.

۶-پروفیل Profile
پروفیل‌ها می‌توانند به عنوان عناصر سازه‌ای به صورت فلزی تقویت شده استفاده شوند.
این عناصر معمولاً در سازه‌های فولادی به عنوان بالشتک‌ها، ستون‌ها و اعضای ساختاری دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۷-پیچ و مهره Bolt and Nut
پیچ و مهره‌ها برای اتصال قطعات فولادی به یکدیگر استفاده می‌شوند.
این اتصالات معمولاً برای تثبیت و تقویت قطعات در سازه‌های فولادی استفاده می‌شوند.
این فقط برخی از انواع سازه‌های فولادی هستند و هنوز بسیاری از سازه‌های دیگر وجود دارند که بسته به نیاز و طراحی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای فولاد در ساخت و ساز

استفاده از فولاد در صنعت ساخت و ساز بسیار متنوع و گسترده است و دارای مزایا و موارد متعددی است.
برخی از مزایای استفاده از فولاد در ساخت و ساز عبارتند از:

۱-استحکام بالا
فولاد یکی از مواد ساختمانی با استحکام بالا و تحمل بار بالا است.
این خاصیت باعث می‌شود فولاد بتواند بارهای ساختمانی را به طور موثر تحمل کند و سازه‌هایی با اندازه و حجم کمتر و بازدهی بالا ایجاد کند.

۲-انعطاف‌پذیری
 فولاد انعطاف‌پذیری بالایی دارد و می‌توان آن را به صورت دلخواه خم کرده و به شکل‌ها و ساختارهای مختلفی تنظیم کرد.
این ویژگی به مهندسان این امکان را می‌دهد که سازه‌های پیچیده و منحصر به فرد را طراحی و بسازند.

۳-سبکی
فولاد به دلیل وزن سبک خود، مقدار کمتری وزن به سازه‌ها اضافه می‌کند.
این امر باعث کاهش هزینه‌ها در حمل و نقل، ساخت و نصب سازه‌ها می‌شود.

۴-سرعت ساخت
سازه‌های فولادی به سرعت ساخت و نصب می‌پردازند.
قطعات فولادی به صورت پیش‌ساخته تهیه و در محل ساختمان به سرعت و دقت نصب می‌شوند.
این سرعت ساخت و نصب باعث کاهش زمان ساخت و افزایش بهره‌وری در پروژه‌های ساخت و ساز می‌شود.

۵-پایداری و مقاومت در برابر عوامل زیستی
فولاد مقاوم در برابر عوامل زیستی مانند آتش، زلزله، رطوبت و زنگ زدگی است.
با استفاده از روش‌های مناسب پوشش‌دهی می‌توان مقاومت فولاد در برابر زنگ زدگی را بهبود بخشید.
همچنین، فولاد به صورت مقرون به صرفه و با کمترین نگهداری قابل استفاده است.

۶-قابل بازیافت
یکی از مزایای مهم فولاد در صنعت ساخت و ساز، قابلیت بازیافت آن است.
فولاد قابلیت ذوب و بازیافت دارد و می‌توان آن را به طور مکرر بازیافت کرده و استفاده مجدد کرد.
این ویژگی زمینه ای را برای حفظ منابع طبیعی و کاهش آلودگی زیست محیطی فراهم می‌کند.

۷-قابلیت اجرا و تغییرات
 استفاده از فولاد در ساختمان‌ها به مهندسان و مجریان این امکان را می‌دهد که تغییرات و تعدیلات در سازه‌ها را به سرعت اجرا کنند.
این قابلیت، امکانات تغییرات و ارتقاء برای سازه‌ها را فراهم می‌کند.
به طور کلی، استفاده از فولاد در ساخت و ساز به دلیل استحکام، انعطاف‌پذیری، سبکی، سرعت ساخت، پایداری و قابلیت بازیافت، از مزایای بارزی برخوردار است و از طرفی به سازه‌های پایدار و ایمن تر در مقابل بارها و شرایط زیستی کمک می‌کند.

فولادها با ایجاد تغییر ریز ساختار با انجام عملیات حرارتی لازم، تولید و مورداستفاده قرار می‌گیرند. فولاد، آلیاژی است از دو نوع ماده کربن و آهن تشکیل‌شده و با اضافه شدن مواد افزودنی به آن، اعم از گوگرد، کروم، نیکل، فسفر، و منگنز، خواص ویژگی‌ای به دست می‌آورد. به‌عنوان‌مثال: افزودن مس خواص مقاومت در برابر خوردگی فولاد را بهتر می‌کند.

تقسیم بندی انواع سازه های فولادی

انواع سازه‌های فولادی می‌توانند بر اساس نحوه‌ی طراحی، شکل و استفاده‌ی آنها تقسیم بندی شوند.
در ادامه این مقاله به برخی از انواع رایج سازه‌های فولادی اشاره خواهیم کرد.

۱-سازه‌های ایستا Static Structures
این نوع سازه‌ها به صورت ثابت و بی‌حرکت هستند و بارها و نیروها را به طور مستقیم به زمین منتقل می‌کنند.
این دسته از سازه ها شامل بالشتک‌ها، ستون‌ها، چارچوب‌ها و پیچ و مهره‌ها می باشد.

۲-سازه‌های پویا Dynamic Structures
 این نوع از سازه‌ها قابلیت حرکت و تغییر شکل را دارند و برای مقاصدی مانند تابلوها، پل‌ها و سازه‌های آزاد از زمین استفاده می‌شوند.
مثال‌هایی از سازه‌های پویا عبارتند از تنشاب‌ها Cable Structures و دریچه‌ها Gates.

۳-سازه‌های فضایی Spatial Structures
 این نوع سازه‌ها از روش‌های خاصی برای ایجاد سازه‌های با سه بعد استفاده می‌کنند.
مثال‌هایی از سازه‌های فضایی عبارتند از کوپولاها Domes و تراشه‌های چوبی Space Trusses.

۴-سازه‌های خمشی Flexural Structures
این نوع سازه‌ها برای تحمل و توزیع بارها و نیروها به صورت خمشی طراحی می‌شوند.
مثال‌هایی از سازه‌های خمشی عبارتند از پل‌ها، بارانداها و سقف‌های باز.

۵-سازه‌های تنشابی Cable Structures
در این نوع سازه‌ها از سیم‌ها یا کابل‌ها برای تحمل بارها استفاده می‌شود.
این سازه‌ها به صورت پرده‌ها، پل‌ها و بالابرها ساخته می‌شوند.

۶-سازه‌های شبکه‌ای Grid Structures
برای ساخت این نوع سازه‌ها از شبکه‌ای از عناصر خطی مستقیم استفاده می‌کنند.
معمولاً در سازه‌های پوششی مانند ساختمان‌های سالن‌ها، استادیوم‌ها و سالن‌های اجتماعی به کار می‌روند.

۷-سازه‌های مخروطی Shell Structures
این دسته از سازه‌ها شامل سطوح منحنی می‌باشند که برای تحمل بارها و ایجاد پوشش‌های مقاوم در برابر فشار استفاده می‌شوند.
مثال‌هایی از سازه‌های مخروطی عبارتند از کوپولاها و سقف‌های خمیده.

۸-سازه‌های ترکیبی Composite Structures
 این نوع سازه‌ها شامل ترکیبی از مواد فولادی و غیرفلزی مانند بتن هستند. این ترکیب به تقویت و افزایش کارایی سازه‌ها کمک می‌کند.
مثال‌هایی از سازه‌های ترکیبی عبارتند از سازه‌های بتنی مسلح با فولاد.
این تقسیم بندی‌ها تنها یک نمونه از دسته‌بندی‌های ممکن برای سازه‌های فولادی است و در عمل ممکن است ترکیبی از این دسته‌بندی‌ها برای طراحی و ساخت سازه‌ها استفاده شود.
همچنین، به علت پیشرفت‌های فناوری و نیازهای متنوع، همیشه انواع جدیدی از سازه‌های فولادی در حال ظهور هستند.

کاربرد انواع سازه های فولادی

انواع سازه‌های فولادی در صنعت ساخت و ساز به عنوان عناصر اصلی و تکمیلی در انواع پروژه‌ها استفاده می‌شوند.
به طور کلی، سازه‌های فولادی برای ساختمان‌های صنعتی، تجاری، مسکونی و عمومی استفاده می‌شوند.
در ادامه برخی از کاربردهای انواع سازه‌های فولادی را مورد بررسی قرار می دهیم.

۱-ساختمان‌های تجاری و اداری
سازه‌های فولادی برای ساختمان‌های تجاری و اداری مانند ادارات، هتل‌ها، مراکز خرید، برج‌ها و ساختمان‌های آموزشی استفاده می‌شوند.
این سازه‌ها به دلیل سبکی، استحکام و انعطاف‌پذیری فولاد، امکان ساخت ساختمان‌های بلند و پیچیده را فراهم می‌کنند.

۲-ساختمان‌های صنعتی
سازه‌های فولادی در صنعت به عنوان قابلیت حمل و نقل بارها و ماشین‌آلات سنگین، سوله‌ها، کارخانه‌ها، انبارها و ساختمان‌های صنعتی دیگر استفاده می‌شوند.
فولاد به عنوان ماده‌ای مقاوم و قابل انعطاف، می‌تواند تحمل بارهای سنگین و شرایط صنعتی سخت را به خوبی داشته باشد.

۳-پل‌ها و سازه‌های راه‌آهن
فولاد به عنوان ماده‌ای سبک و با قابلیت تحمل بارهای بزرگ، در ساخت پل‌ها و سازه‌های راه‌آهن استفاده می‌شود.
این سازه‌ها قادر به تحمل بارهای زنده، بارهای رطوبتی و تغییرات دما هستند و به عنوان راه ارتباطی امن و پایدار استفاده می‌شوند.

۴-سازه‌های پوششی
برای سازه‌های پوششی مانند استادیوم‌ها، سالن‌های ورزشی، سالن‌های همایش و تئاترها نیز از سازه‌های فولادی استفاده می‌کنند.
این سازه‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری و قابلیت خمش فولاد، امکان ساخت سازه‌های پوششی با فرم‌ها و ابعاد مختلف را فراهم می‌کنند.

۵-توربین‌های بادی
در صنعت انرژی باد، سازه‌های فولادی برای نصب توربین‌های بادی و ایجاد برج‌های پشتیبانی استفاده می‌شوند.
این سازه‌ها قابلیت تحمل بارهای پویا و مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی سخت را دارا هستند.

۶-سازه‌های نفت و گاز
در صنعت نفت و گاز، سازه‌های فولادی برای تأسیسات نفتی و گازی مانند برج‌های حفاری، پلتفرم‌های دریایی و ساختمان‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این سازه‌ها قابلیت مقاومت در برابر بارهای زیاد و شرایط دریایی سخت را دارا هستند.

۷-سازه‌های زیرزمینی
 سازه‌های فولادی در ساخت تونل‌ها، سیستم‌های آب‌رسانی و فاضلابی، پارکینگ‌های زیرزمینی و سازه‌های زیرزمینی دیگر استفاده می‌شوند.
فولاد به دلیل قابلیت مقاومت در برابر فشار و بارهای زمینی، انتخاب مناسبی برای سازه‌های زیرزمینی است.
به طور کلی، سازه‌های فولادی به دلیل مزایایی مانند استحکام، انعطاف‌پذیری، سبکی و قابلیت ساخت سریع، در صنعت ساخت و ساز در انواع پروژه‌ها استفاده می‌شوند و برای ایجاد ساختمان‌های پایدار، مقاوم و اقتصادی بسیار حائز اهمیت هستند.