استراکچر
هر ساختمان کوچک و بزرگی برای آن که بتواند روی پای خود بیاستد، بر استراکچر خود تکیه میکند و پا در شالوده یا فوندانسیون خود فرو میبرد. آنچه ما از یک ساختمان کامل میبینیم، نما، پنجرهها و دیوارهای دارای پوشش است که در زیر آنها، اسکلتی از جنس بتن، فولاد یا… قرار دارد. در این مطلب قصد داریم به این اسکلت نگهدارنده که در دنیای معماری و عمران به آن استراکچر ساختمان گفته میشود، بپردازیم و انواع آن را مورد بررسی قرار دهیم.
استراکچر چیست؟
استراکچر یا سازه، به مجموعه‌ای از اجزای متصل گفته میشود که به منظور تحمل بارها و نیروهای وارده بر یک سازه و حفظ پایداری آن، طراحی و اجرا میشود. استراکچر به عنوان اسکلت اصلی ساختمان عمل کرده و وظیفه انتقال بارهای ناشی از وزن خود ساختمان، بارهای زنده (مانند افراد، وسایل و تجهیزات)، بارهای مرده (مانند دیوارها و سقف) و بارهای جانبی (نیروهای ناشی از باد، زلزله و سایر عوامل خارجی) به زمین را بر عهده دارد.
طراحی استراکچر یک فرآیند پیچیده است که نیازمند دانش تخصصی در زمینه مهندسی عمران، مکانیک خاک، مقاومت مصالح و تحلیل سازه‌ها است. در این فرآیند، مهندسان عمران با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی، بارهای وارده بر سازه را محاسبه کرده و سپس ابعاد، نوع و آرایش اعضا سازه‌ای را به گونه‌ای تعیین می‌کنند که سازه بتواند در برابر این بارها مقاومت کند. در طراحی استراکچر عواملی مانند نوع ساختمان، کاربری ساختمان، ارتفاع و مساحت ساختمان، شرایط اقلیمی و مقررات ملی ساختمان دخیل هستند که هر یک باید به طور مجزا و مفصل مورد بحث و مطالعه قرار بگیرند. به طور کلی استراکچر ساختمان از جهات مختلفی حائز اهمیت است:
1. پایداری ساختمان:
استراکچر با توزیع مناسب بارها، از نشست، کج شدن و تخریب ساختمان جلوگیری میکند.
2. ایمنی ساختمان:
طراحی صحیح و اجرای دقیق استراکچر، مقاومت ساختمان در برابر زلزله، باد و سایر نیروهای خارجی را افزایش می‌دهد.
3. کارایی ساختمان:
انتخاب مناسب نوع و جنس مصالح ساختمانی و طراحی بهینه استراکچر، منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش عمر مفید ساختمان میشود.
انواع استراکچر
استراکچر یا سازه‌ها بر اساس جنس مصالح، نوع بارگذاری و کاربردشان به انواع مختلفی تقسیم‌بندی میشوند و هر یک از این انواع، ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه به بررسی برخی از مهمترین انواع استراکچر خواهیم پرداخت:
استراکچر بتنی:
این نوع از سازه، از بتن مسلح ساخته میشود و مقاومت بالایی در برابر فشار دارد. از این نوع استراکچر، برای ساخت ساختمان‌های مسکونی، تجاری، صنعتی، پل‌ها، سدها و سازههای زیرزمینی استفاده میشود. دوام بالا، مقاومت در برابر آتش و عوامل محیطی از جمله مزایای این نوع اسکلت است و وزن زیاد، زمان اجرای طولانی‌تر نسبت به سازههای فلزی نیز از جمله معایب آن به شمار میرود.
استراکچر فلزی:
استراکچرهای فلزی از فولاد و آلیاژهای مشتق آن ساخته میشوند و مقاومت بالایی در برابر کشش دارند. از این نوع اسکلت برای ساخت ساختمان‌های بلندمرتبه، سوله‌ها، پل‌های سبک، دکل‌های مخابراتی و سازههای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله مزایای اسکلت فلزی میتوان به وزن کم، سرعت اجرای بالا، امکان پیش‌ساخته شدن، مقاومت خوب در برابر زلزله و انعطاف در طراحی سازههای پیچیده میتوان اشاره کرد. از معایب این استراکچرها نیز میتوان به حساسیت به خوردگی و نیاز به پوشش‌های محافظتی اشاره کرد.
استراکچر چوبی:
این نوع استراکچر از چوب و فرآورده‌های چوبی ساخته میشود . برای ساخت ساختمان‌های سبک، ویلاها، آلاچیق‌ها و سازههای موقت استفاده میشود. از جمله مزایای سازههای چوبی میتوان به وزن کم، عایق حرارتی و صوتی خوب و ظاهر زیبا اشاره کرد. از مزایای آن نیز میتوان به مقاومت کم در برابر آتش و حشرات، آسیب به محیط زیست و عمر مفید کم اشاره داشت.
استراکچر ترکیبی:
استراکچرهای ترکیبی در واقع ترکیبی از دو یا چند نوع مصالح مختلف (مانند بتن و فولاد یا چوب و فولاد یا…) هستند که برای ساختمان‌های خاص با نیازهای عملکردی متفاوت، پل‌های عابر پیاده، سازههای دریایی و… مورد استفاده قرار میگیرند.
استراکچر صنعتی
استراکچر صنعتی به سازه‌هایی گفته میشود که برای کاربری‌های صنعتی طراحی و ساخته میشوند. این سازه‌ها به دلیل تحمل بارهای سنگین، لرزش‌ها و شرایط محیطی خاص، نیازمند طراحی و اجرای مهندسی دقیق هستند. این سازه‌ها باید در برابر بارهای سنگین، لرزش‌ها، تنشها، حرارت و خوردگی مقاومت بالایی داشته باشند. به دلیل نیاز به ساخت سریع و اقتصادی، طراحی این سازه‌ها معمولاً ساده و مدولار است. همچنین قابلیت تغییر و توسعه در آینده برای این سازه‌ها ضروری است. از جمله کاربردهای استراکچر صنعتی نیز میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- سوله‌ها:
برای پوشش دهانه‌های بزرگ و ایجاد فضاهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند.
- مخازن:
برای ذخیره مواد مختلف مانند نفت، گاز، آب و مواد شیمیایی استفاده میشوند.
- برج‌ها:
برای مخابرات، انتقال نیرو و پشتیبانی از تجهیزات صنعتی به کار می‌روند.
- سکوی‌های صنعتی:
برای انجام عملیات صنعتی در محیط‌های خاص مانند سکوهای نفتی یا صنایع پتروشیمی استفاده میشوند.
قطعات استراکچر فلزی ساختمان
استراکچر فلزی از مجموعه گستردهای از قطعات مختلف تشکیل شده است که هر کدام وظیفه خاصی را در تحمل بارها و ایجاد پایداری سازه بر عهده دارند. در ادامه، به معرفی برخی از مهمترین قطعات استراکچر فلزی خواهیم پرداخت:
ستون:
ستون در واقع عضو عمودی سازه است که بارهای وارده از سقف و دیوارها را به فونداسیون منتقل میکند. ستون‌ها معمولاً از پروفیل‌های IPE،H یا مربع ساخته میشوند.
تیر:
تیرهای استراکچر، عضو افقی سازه هستند که بارهای وارده بر سقف را به ستون‌ها منتقل می‌کنند. تیرها می‌توانند از پروفیل‌های IPE، H، T یا کانال ساخته شوند.
خرپا:
خرپا سازه‌ای است که از مجموعه ای از اجزای مستقیم و مثلثی شکل تشکیل شده و برای پوشش دهانه‌های بزرگ و انتقال بارها به صورت فشاری و کششی به کار میرود.
مهاربند:
مهاربند عضوی است که برای افزایش پایداری جانبی سازه و مقابله با نیروهای جانبی مانند زلزله و باد استفاده میشود. مهاربندها می‌توانند به صورت مورب یا افقی باشند.
اتصالات:
برای اتصال قطعات مختلف استراکچر به یکدیگر، از اتصالات مختلفی مانند جوشکاری، پیچ و مهره، پرچ و بولت استفاده میشود.
صفحه ستون:
صفحه فلزی است که برای توزیع یکنواخت بار ستون بر روی فونداسیون استفاده میشود.
ناودانی:
پروفیلی است که برای تقویت اتصال تیرها به ستون‌ها، ایجاد قاب‌ها و ساخت سازههای سبک استفاده میشود.
کانال:
کانال در استراکچر فلزی در حقیقت پروفیلی است که برای ساخت تیرچه، پوشش سقف، دیوار و سایر اجزای سازه‌ای استفاده میشود.
پروفیل‌های خاص:
علاوه بر پروفیل‌های استاندارد، از پروفیل‌های خاصی مانند نبشی، سپری و قوطی نیز در ساخت استراکچر فلزی استفاده میشود.
انتخاب نوع و ابعاد قطعات استراکچر به عوامل مختلفی مانند نوع ساختمان، بارهای وارده، دهانه‌ها و شرایط محیطی بستگی دارد. مهندسان عمران با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی، ابعاد و نوع مناسب هر قطعه را تعیین می‌کنند و سپس در کارخانههای بزرگ و تخصصی ساخت اسکلت فلزی شرکت پولاد سازه تمام قطعات و اتصالات ساخته میشوند تا برای نصب و اتصال، به محل پروژه ارسال گردند. اگر با شرکتهای معتبر و حرفهای مانند پولاد سازه وارد قرارداد شوید، خیالتان از بابت رعایت استانداردهای نظام مهندسی، مقررات ملی، ایمنی ساختمان، طول عمر سازه، هزینههای مقرون به صرفه و بسیاری جهات دیگر راحت خواهد بود.
جمع بندی:
استراکچر ساختمان میتواند از جنس بتن، فولاد، چوب یا ترکیبی از اینها باشد. هر یک از این انواع استراکچر مزایا و معایب خاص خود را دارند؛ اما در میان آنها اسکلت فلزی ساختمان را میتوان یکی از رایجترین، ایمنترین، استوارترین و بهترین نوع سازه در جهان به شمار آورد. استراکچر فلزی اگر بر پایه مقررات ملی ساختمان و توسط شرکتهای معتبر مانند پولاد سازه ساخته شود، یقیناً میتواند طول عمر استاندارد ساختمانتان را تضمین کند.