آشنایی و درک عملکرد سیستم ساختمانی قاب های فولادی سردنورد شده

آشنایی و درک عملکرد سیستم ساختمانی قاب های فولادی سردنورد شده

این نوع سازه ها عملکرد بسیار مناسبی از لحاظ رفتار سازه ای  از خود نشان می دهد. برای درک عمیق تر  عملکرد این نوع سازه ، ابتدا به شرح عملکرد سازه های فولادی گرم  نورد شده می پردازیم. سپس عملکرد این نوع سازه را بررسی نماییم.

حال قصد داریم با بیان یک مثال ساده به تشریح عملکرد این دو نوع سیستم بپردازیم:

اگر یک ساختمان دو طبقه شامل اتاق های مکعب شکل را در نظر بگیریم. اگر از سیستم اسکلتی فولاد گرم نورد شده برای ساخت این ساختمان استفاده کنیم . مجبوریم در چهارگوشه اتاق های این ساختمان از چهار عدد ستون نسبتا قوی استفاده کنیم. در این صورت این ستون ها توسط تیرهای عمود بر هم  به یکدیگر متصل شده اند . و در مجموع یک قاب فولادی دو طبقه و به هم پیوسته را تشکیل می دهد.

در این سیستم وزن سقف طبقات به تیرهای پیرامونی سقف انتقال پیداکرده . و تیرها به صورت خمشی نیرو را به چهارستون اطراف خود انتقال میدهند. تا بدین ترتیب مسیر انتقال بار به شالوده و سپس زمین تکمیل گردد. دیوارها در این نوع سیستم به هیچ وجه نقش باربری نداشته . و خود نیز بر بار سازه اضافه خواهند نمود و تنها به عنوان جداکننده (پارتیشن) استفاده میگردند. لازم به ذکر است وزن ناشی از دیوارها توسط تیر و یا سقف زیرین به ستون ها انتقال می یابد .   و اگر در زیر دیوارها  تیر وجود نداشته باشد . صرفا  بار از طریق عملکرد تیرچه های سقف ابتدا به تیرهای پیرامونی و  در نهایت به ستون ها منتقل میشود.

حال اگر بخواهیم از  سیستم قاب های فولادی سرد نورد شده (Cold Formed Steel Structure) برای ساخت این ساختمان ساده استفاده نماییم باید کاملا فلسفه طرز تفکر خود را تغییر دهیم.

در این نوع سیستم  اولین سوالی که باید بدان پاسخ دهیم . جانمایی دیوارها میباشد. که در مثال فوق در هرچهار طرف دیوار خواهیم داشت. بنابراین  به جای استفاده ازفقط چهار ستون که موجب میشود تمام وزن سقف و دیوارها را از طریق تیرهای اصلی به زمین انتقال دهیم.

داخل دیوارها به صورت مدولار ، به فاصله 60 سانت ،  یک ستون تعبیه میکنیم . که به جای 4 ستون تعداد ستون ها افزایش میابد ( شاید نزدیک به40 ستون) بنابراین به جای مکانیزم انتقال تمامی بارها از سقف به تیر و تیر به تعداد محدود چهار ستون، در این سیستم نیرو به عنوان مثال به0 4 ستون انتقال پیدا میکند. در نتیجه سهم باربری هر ستون به شدت کاهش پیدا می کند و به عبارت دیگر هر دیوار متشکل از یک قاب فلزی با تعداد زیادی ستون می باشد که توسط قاب های متعامد دیگری که در دیوارهای عمود بر آن وجود دارد یک سیستم کامل سه بعدی را ایجاد مینماید.

در این سیستم ، ضریب مصرف فولاد علی رغم  تعداد زیاد ستون ها  و المان های سازه ای ، بسیار کمتر از سازه ها فولادی گرم نورد شده میباشد.

که منجر به اقتصادی شدن پروژه میگردد . در این نوع سیستم میزان فولاد مصرفی بین ۲۷ تا ۳۵ کیلوگرم بر متر مربع میباشد. اما در سیستم اسکلتی فولاد گرم نورد شده این میزان بین ۷۵- ۱۲۰ کیلوگرم بر متر مربع می باشد .

از مزایای مهم سیستم سازه های فولادی سرد نورد شده درجه نامعینی بسیار بالا  میباشد . که منجر به پایداری بسیار مناسب این مجموعه میگردد. در صورتی که در فولاد گرم نورد شده تخریب یکی از  ستون ها  حتی میتواند منجر به  انهدام کل سیستم گردد. درحالی که در این سیستم به دلیل تعداد بالای ستون ها در صورت تخریب تعدادی از آنها امکان  انتقال بار توسط سایر ستون های وجود دارد.

مکانیزم طراحی و عملکرد  این نوع سیستم همانند سازه های چوبی ( Timber Structure ) بوده. و در کشورهایی از جمله آمریکا که به دلیل تعدد جنگل های تجدید پذیر، چوب های مناسب برای سازه فراوان است. از این نوع سازه ها به دلیل صرفه اقتصادی به عنوان سیستم ساخت و ساز رایج ساختمان های کوتاه مرتبه و میان مرتبه استفاده میگردد . در حالی که در کشور ایران چنین منابع تجدید پذیری وجود ندارد. همچنین به دلیل وجود منابع سنگ آهن استفاده از سیستم های فولادی سردنورد شده بهترین انتخاب برای ساختمان های کوتاه مرتبه و میان مرتبه میباشد. تا بدین ترتیب این تکنولوژی ساخت، جایگزین روش های ساخت سنتی  همراه با اشتباهات متداول گردد.