دانلود تحقیق ساختمان‌های فلزی

ساختمان فلزی ساختمانی است که ستون‌ها و تیرهای اصلی از پروفیل‌های مختلف فلزی بوده و بار سقف‌ها و دیوارهای جدا کننده بوسیله تیرهای اصلی به ستون منتقل شده بوسیله ستون‌ها به زمین منتقل می‌گردد.

در ایران معمولا ستون‌ها را از تیرآهن‌های I دوبل و یا بال پهن‌های تکی استفاده می‌نمایند و همچنین برای اتصال از نبشی تسمه و برای زیرستون‌ها از صفحه فولادی استفاده می‌شود.

مزایا و معایب ساختمان‌های فلزی اجرای این نوع ساختمان‌ها خیلی سریع انجام می‌گردد.

ستون‌ها و قطعات بار بر ساختمان‌های فلزی فضای کمتری را اشغال می‌نماید و این خود باعث بوجود آمدن سطح مفید زیادتر در ساختمان‌های فلزی می‌گردد.

ساختن ساختمان‌ های فلزی کمتر تابع آب و هوا و عوامل جوی می‌باشند.

امکان تقویت ساختمان بعد از اتمام کار و بالاخره نزدیک بودن فرضیات با عمل در ساختمان فلزی از مزایای آن می‌باشد.

در عوض این نوع ساختمان‌ها در مقابل آتش‌سوزی بسیار ضعیف بوده و با کوچکترین حریقی که در کنار ستون ایجاد شود گداخته می‌شوند و در مقابل بار وارده کمانش می‌نمایند.

همچنین ساختمان‌های فلزی در مقابل عوامل جوی و خورندگی بسیار ضعیف بوده و دارای عمر کمتری می‌باشد.

پی‌ سازی در ساختمان‌های فلزی در ساختمان‌های فلزی بیشتر از پی نقطه‌ای استفاده می‌شود در زمین‌های سست و ساختمان‌های سنگین از پی صفحه‌ای یا رادیه‌ژزال هم استفاده می‌کنند.

پی‌های نقطه‌ای: لایه‌های پی‌های تکی یا نقطه‌ای به شرح زیر می‌باشند: 1-زمین مناسب 2- بتن مگ 3- میلگرد های کفسابی 4- بتن اصلی 5- صفحه زیر ستون با پلتها در ایران متداول است سقف ساختمانهای فلزی با تیرچه بلوک یا طاق ضربی باشد که چنانچه برای سقف این نوع ساختمانها از تیرآهن بانمرات مختلف استفاده گردد .

کلیه تیرآهنها از بالا روی هم باشند .

و اختلاف سطح‌ها در قسمت پایین قرار گیرد .

درست برعکس سقفهای مسطح که برای گچ کاری آهنها از پایین رد کرده و اختلاف سطحها را در بالا قرار می‌دهند .

اجزاء تشکیل دهنده ساختمانهای فلزی ستونها 2- پل‌یاتیرهای اصلی 3- تیرچه 4- پروفیل‌اتصال مانند نبشی،تسمه‌و غیره ستونها : در ساختمانهای فلزی و ساختمانهای بتنی به آن قسمت از اجزاء که تحت نیروی فشاری واقع هستند ستون می گویند .

ستونها از مهمترین و حساسترین اجزاء ساختمان فلزی می‌باشند بار سقفها بوسیله پلها به ستون‌ها منتقل خواهد شد و بوسیله ستونها به زمین منتقل می‌گردد .

(قسمتهای‌ مختلف ستون) قسمتهای اصلی ستون تسمه‌های انتقال دهنده صفحه‌های تقویتی جوش اتصال ستون به صفحه زیر ستون قسمت اصلی ستون عبارت است از آن پروفیلی که بارهای فشاری را تحمل می نماید برای ساختن ستونها از دو یا سه عدد I معمولی یا سایر پروفیلها باید دقت کافی بعمل آورد تا ستونها کاملاً مستقیم و راست ساخته شوند .

انواع متداول پروفیلهای ساختمانی 1- نیمرخ I (INP ) 2- نیمرخ IPE 3- نیمرخ بال پهن IPB تقسیم بندی نیمرخ IPB : IPBL: نیمرخ سبک وزن بال پهن IPB : نیمرخ با وزن متوسط IPBV : نیمرخ سنگین وزن بال پهن 4- نیمرخ ناودانی 5- نیمرخ نبشی 6- نیمرخ سپری که کلیه این پروفیلهای I شکل نیروهای برشی را جان تیرآهن و نیروهای خمشی را بال تیرآهن تحمل می‌کنند .

تسمه‌های اتصال پروفیلها با یکدیگر متصل می شوند معمولاً این پروفیلها به وسیله تسمه‌ متصل می‌شوند .

صفحه‌های تقویتی : گاهی ممکن است ستونهای انتخاب شده از لحاظ شماره تیرآهن برای کلیه طبقات مناسب بوده و فقط برای یک یا دوطبقه پایین که بار بیشتری را تحمل می‌نماید ضعیف باشد در این صورت مهندس محاسب‌گر برای تقویت ستون ورقهای سراسری پیشنهاد نماید در این صورت دیگر برای اتصال ستون در این قسمت از تسمه استفاده نمی‌گردد .

تقلیل ضخامت ستون از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست که ستونها با شماره‌های بالا در طبقاط بالا که بار کمتری را تحمل می‌نمایند ادامه یابد لذا بعد از هر دو یا سه طبقه از تیرآهنهایی با دو یا چهار شماره کمتر برای ساختن ستون استفاده می‌شود .

لچکی یا ورق پشت بند اگر ممانهای وارده در پای ستون زیاد باشد و احتمال خم شدن نبشی ها در محل اتصال ستون با صفحه زیر ستون موجود باشد دو یا سه قطعه تسمه به صورت لچکی بین دوبال نبشی قرار داده و بخوبی جوش می‌دهند تا از خم شدن نبشی جلوگیری نمایند از این قطعات لچکی در نبشی‌ها زیر سرپلها که دارای بار زیاد می باشند نیز استفاده می‌گردد .

ضخامت این لچکی‌ها در حدود 10 الی 12 میلی متر می‌باشند .

ورق بست : در بالا و پایین و همچنین در وحل عبور پلها در طبقات برای ستونهای سراسری بجای تسمه از ورق استفاده می‌نمایند که به آن ورق بست می‌گویند .

روشهای اتصال قطعات فلزی 1- پیچ و مهره 2- پرچ 3- جوش اتصال پیچی : 1- اتصال به صورت اصطکاکی : که وقتی از این اتصال استفاده می شود که در سازه ارتعاش باشد .

2- اتصال برش پیچ : که در این اتصال چنانچه در سازه لرزش ایجاد نشود می‌توان از این نوع اتصال استفاده نمود .

اتصال پرچی : پرچ کاری روشی است که طی آن پس از فرو بردن پرچهای ساخته شده از فولاد زمه در سوراخهای از پیش تعیین شده در کلیه قطعات مورد اتصال با ایجاد دو کلاهک در هر یک از دو انتها پرچ از جدا شدن قطعات مورد اتصال ممانعت می کند .

انواع پرچ‌کاری : پرچهای سرد پرچهای گرم حسن مهم اتصالات پرچی : اتصالات پرچی مقاومت بالایی در برابر نیروهای خستگی دارند و نیروهای متغیر و متناوب از خود نشان می دهند ، به همین منظور در سازه‌هایی مانند پل‌ها تحت اثر تنشهای متناوب یا متغیر قرار دارند اتصالات پرچی بسیار اهمیت پیدا می‌کنند .

جوش : متداولترین وسیله اتصال دهنده قطعات فلزی به یکدیگر در ایران جوشکاری می باشد که معمولاً از دستگاههای جوش برق استفاده می شود .

جوشکاری : جوشکاری به عملی اطلاق می‌شود که طی آن حرارت باعث ذوب شدن دو لبه قطعات با کمک فلز پر کننده یا بدون فلز پر کننده می‌شود .

در هم آمیخته شدن قطعات ذوب شده پس از سرد شدن آن باعث اتصال دو قطعه می‌شود .

انواع جوشکاری جوشکاری با قوس الکتریکی جوشکاری با قوس غوطه ور جوشکاری با محافظ گازی انواع درز جوش : 1- درز لب به لب برای ورقهایی با ضخامت 1cm در جوشکاری مورد نظر می‌باشند .

2- درز روبهم 3- درز T شکل 4- درز کنج انواع جوش : 1- جوش لب به لب 2- جوش گوشه : پرمصرف‌ترین نوع جوش می باشد .

3- جوش کام و انگشتانه 4- جوش لاله‌ای 5- جوش جناغی اعضای تحت خمش ( تیرها ) به قطعه ای گفته می شود که تحت تاثیر بارهای قائم ( بارهای مرده و زنده ) قرار می‌گیرد .

نقش تیر در ساختمان : تحمل بارهای سقف و انتقال آن تیر دیگ و یا به ستون فراهم کردن امکان دهنده و ساختن سقفها انواع تیرها : شاهتیرها (پلها ) ( تیر های اصلی ) : به تیرهای حمال اصلی سازه که قطعه خمشی اصلی سازه را تشکیل می دهد و عموماً دارای ارتفاع بالایی است شاه تیر گفته می‌شود این نوع تیرها در فواصل نسبتاً زیادی از همدیگر قرار می گیرند و با اتصالات لازم به ستون متصل شده و بار طبقات را به ستون منتقل می‌کنند .

تیرچه‌ها یا تیرهای فرعی : به تیرهایی گفته می‌شود که عموماً از اهمیت کمتری برخوردارند و در فواصل کمتری از همدیگر قرار می‌گیرند و با کمک آنها بار با طبقات به شاهتیرها منتقل می‌شود .

بار حاصل از پوشش سقف و بارهای قائم بکار می‌رود و به کمک آنها بار سقف خرپا منتقل می‌شود .

نعل درگاهها : به تیری گفته می‌شود که بار دیوار در یا پنجره را تحمل می‌کند .

انواع شاه‌تیرها : تیرهای فلزی ساده تیرهای چند پروفیلی تیرهای لانه زنبوری تیرهای فلزی مرکب خزپاها تیرهای فلزی چند پروفیلی : مکن است با توجه به طول دهانه یا نیروهای وارده استفاده از یک تیر ساده تک پروفیل امکان نداشته باشد بنابراین لازم است از دو یا چند تیرآهن در کنار هم استفاده نمود گاهی ممکن است علاوه بر استفاده از چند تیرآهن در تمام طول تیرآهن و یا قسمتهایی از ورقهای تقویتی برای تقویت استفاده نمود .

تیرهای لانه زنبوری : چنانچه تیرآهن را به صورت لانه زنبوری در بیاوریم جان تیرآهن را ضعیف کرده ایم برای اینکه تیرآهن بتواند در مقابل نیروی برشی احتمالی مقاومت نماید دو سوراخ نزدیک تکیه‌گاهها را بوسیله صفحه‌هایی می پوشانیم ضخامت این صفحه و همچنین پهنای آن بوسیله محاسبه تعیین می‌گردد و حداقل ضخامت آن 10 میلی‌متر و پهنای آن مساوی پهنای جان تیر لانه زنبوری شده است .

محاسن تیرهای لانه زنبوری : ممان ایزسی مقطع تیر افزایش می‌یابد و این امر باعث می شود خمشی تیر نیز افزایش یابد این افزایش مقاومت در حالی اتفاق می افتد که وزن تیر لانه زنبوری هم وزن تیر اصلی باشد .

ممکن است بتوان برای عبور لوله‌های برق یا تاسیسات از حفره‌های ایجاد شده در جان استفاده نمود .

کم شـدن وزن مـصالح و سبک‌ شـدن تیـر از نـظر اقـتصادی مقـرون صـرفه‌تر خواهد بود .

معایب تیرهای لانه زنبوری در ساختن تیر لانه زنبوری که منجر به افزایش ارتفاع تیر لانه زنبوری می‌شود چنانچه استاندارد کاملاً رعایت نشود خطر خراب شدن تیر زیر بار وارده افزایش‌می‌یابد .

وجود حفره‌ها در تیر لانه زنبوری باعث می‌شود که نتواند تنشهای برشی را در محل تکیه گاهها تحمل کند برای رفع این عیب اقدام به پر کردن بعضی حفره‌ها می‌کنند .

اتصال دو پل که از کنار هم عبور می‌کنند : چنانچه از دو سمت بال یک ستون دو پل عبور کنند بهتر است که این پل را با تسمه‌هایی در چند نقطه به همدیگر متصل نماییم تا پلها یکپارچه شده و با هم کار کنند به این طریق این اتصال به مقدار قابل ملاحظه‌ای در مقابل نیروی زلزله مقاومت خواهد نمود .

وصله نمودن دو قطعه تیرآهن به یکدیگر : چنانچه مجبور باشیم دو قطعه تیرآهن را به همدیگر متصل نمائیم اگر از این تیر برای پل استفاده شود کافی است بوسیله دو قطعه تسمه به دو طرف جان تیر و یک قطعه تسمه روی بال تیر به سمت بالا آنها را به هم وصل نمائیم اگر این قطعه برای تیرچه استفاده شود بوسیله یک قطعه در جان تیر و یک قطعه وصله روی بال تیر آن را به هم متصل می‌نمائیم طول و ضخامت تسمه طبق محاسبه بدست می‌آید .

ولی در ساختمانهای معمولی طول قطعه در حدود 60 سانتیمتر و ضخامت آن در حدود یک سانتیمتر کافی است .

خرپاها : ازاتصال چند عضو مستقیم که بطور مفصلی بهم متصل شده به طوری که شبکه‌های مثلثی ( دارای شکل پایدار می‌باشند ) بوجود آورد تشکیل می‌گردد .

همچنین برای پوشانیدن دهانه‌های بزرگ که پوشانیدن آن به وسیله تیرآهن و یا بتن مشکل بوده و یا غیر ممکن می باشد از خرپا استفاده می‌شود .

بوسیله خرپا دهانه‌های بزرگ حتی تا 100 متر را نیز می‌توان پوشانید .

برای ساختن خرپا از پروفیلهائی از قبیل نبشی و یا ناودانی ویا سپری استفاده می‌گردد زیرا در این نوع پروفیلها امکان طول جوش بیشتر می باشد و با توجه به اینکه بعضی از اجزا خرپا در فشار و بعضی در کشش کار می‌کنند مسئله طول جوش و بعد جوش در خر پا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است به همین علت در گره‌ها صفحه‌ای بین دو نبشی قرار می‌دهند تا امکان برای طول جوش لازم فراهم گردد .

موارد استفاده طول دهنه پوشش زیاد باشد محدوده ارتفاع نداشته باشیم امکان ساختن و بستن تیر ورقها از نظر اقتصادی یا فنی وجود نداشته باشد اجزاء تشکیل دهنده خرپاها : پروفیلهای نبشی ، ناودانی یا تیرآهنهای معمولی ویا ترکیبی از آنها به عنوان اعضای خرپا مورد استفاده قرار می‌گیرند .

صفحات فلزی برای اتصال گره‌های خرپا .