در مطالب پیشین به مزایا و معایب اسکلت فلزی در مقایسه با اسکلت بتنی پرداختیم در این مطلب از پیمانساز به بررسی اسکلت فلزی ساختمان خواهیم پرداخت .
نکات اجرایی در ساخت اسکلت فلزی :
برای اجرای یک ساختمان اسکلت فلزی باید ابتدا تلاش کرد زمین مورد ساختمان سازی دارای مقاومت کافی بوده تا بتواند نیروی وزن ثقلی ساختمان را تحمل کند و دچار نشست نشود. برای این منظور ابتدا از طرف مهندسین اقدام به عملیات بررسی مقاومت فشاری زمین مورد نظر می‌نمایند. برای این امر اقدام به گمانه زنی نموده و از خاک طبقات مختلف زمین نمونه برداری کرده و برای مشخص نمودن مقدار بار قابل تحمل نمونه را به آزمایشگاه فرستاده تا مورد آزمایش قرار بگیرد.
پس از این که آزمایشگاه اقدام به مشخص نمودن مقاومت فشاری خاک نمود، مهندس طبق این مقاومت فشاری خاک محاسبه پی سازی را انجام میدهد. که هر چه این عدد کوچکتر باشد، باید ابعاد پی بزرگتر و هر چه این عدد بزرگتر باشد ابعاد پی بزرگتر می‌شود که معمولاً این عدد نزدیک به یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.
مراحل اولیه اجرایی شامل ساخت پی مناسب است که در کلیه پروژه ها تقریبا یکسان اجرا می شود، اما قبل از شرح مختصر مراحل ساخت پی ، باید توجه داشت که ابتدا نقشه فنداسیون را روی زمین پیاده کرد و برای پیاده کردن دقیق آن بایستی جزئیات لازم درنقشه مشخص گردیده باشد. از جمله سازه به شکل یک شبکه متشکل از محورهای عمود بر هم تقسیم شده باشد و موقعیت محورهای مزبور نسبت به محورها یا نقاط مشخصی نظیر محور جاده ، بر زمین بر ساختمان مجاور و غیره تعیین شده باشد.( معمولا محورهای یک امتداد با اعداد 3،2،1و... شماره گذاری می شوند و محورهای امتداد دیگر با حروف C-B-A و ... مشخص می گردند. همچنین باید توجه داشت ستونها و فنداسیونهایی را که وضعیت مشابهی از نظر بار وارد شده دارند ، با علامت یکسان نشان می دهند : ستون را با حرف C و فنداسیون را با حرف F نشان میدهند .
مواردی که باید در نقشه مشخص باشد :
- ترسیم مقاطع و نوشتن رقوم زیر فنداسیون
- رقوم روی فنداسیون
- ارتفاع قسمت های مختلف پی
- مشخصات بتن مگر
- مشخصات بتن
- نوع و قطر کلی که برای بریدن میلگرد ها مورد نیاز است باید در نقشه مشخص باشد.
قبل از پیاده کردن نقشه روی زمین اگر زمین ناهموار بود یا دارای گیاهان و درختان باشد ، باید نقاط مرتفع ناترازی که مورد نظر است برداشته شود و محوطه از کلیه گیاهان و ریشه ها پاک گردد.سپس شمال جغرافیایی نقشه را با جهت شمال جغرافیایی محلی که قرار است پروژه در آن اجرا شود منطبق می کنیم ( به این کار توجیه نقشه می گویند) پس از این کار ، یکی از محورها را (محور طولی یا عرضی ) که موقیعت آن روی نقشه مشخص شده است ، بر روی زمین ، حداقل با دو میخ در ابتدا و انتها ، پیاده می کنیم که به این امتداد محور مبنا گفته می شود( البته برای اینکه ساختمان دقیق اجرا شود استفاده از دوربین نقشه برداری برای پیاده سازی پی و سایر قسمتهای ساخت میتواند بسیار موثر باشد ،
حال سایر محورهای طولی و عرضی را از روی محور مبنا مشخص می کنیم ( بوسیله میخ چوبی یا فلزی روی زمین ) که با دوربین تئودولیت و برای کارهای کوچک با ریسمان کار و متر و گونیا و شاغول اجرا می شود. حال اگر بخواهیم محل فنداسیون را خاکبرداری کنیم به ارتفاع خاکبرداری احتیاج داریم که حتی اگر زمین دارای پستی و بلندی جزئی باشد نقطه ای که بصورت مبنا (B.M) باید در محوطه کارگاه مشخص شود ( این نقطه بوسیله بتن و میلگرد در نقطه ای که دور از آسیب باشد ساخته می شود).
نکات فنی و اجرایی مربوط به خاکبرداری و پی کنی :
داشتن اطلاعات اولیه از زمین و نوع خاک از قبیل : مقاومت فشاری نوع خاک بویژه از نظر ریزشی بودن که از طریق ازمایش بدست میاید ، وضعیت آب زیر زمینی ، عمق یخبندان و سایر ویژگیهای فیزیکی خاک که با آزمایش از خاک آن محل مشخص می شود ، بسیار ضروری است. در خاکبرداری پی هنگام اجرا زیر زمین ممکن است جداره ریزش کند یا اینکه زیر پی مجاور خالی شود که با وسایل مختلفی باید شمع بندی و حفاظت جداره صورت گیرد ؛ به طوری که مقاومت کافی در برابر بارهای وارده داشته باشد یکی از راه حلهای جلوگیری از ریزش خاک و پی ساختمان مجاور، اجرای جز به جز است که ابتدا محل فنداسیون ستونها اجرا شود و در مرحله بعدی، پس از حفاری تدریجی ، اجزای دیگر دیوار سازی انجام گیرد.
بعد از عملیات پی کنی :
بعد از خاکبرداری بایستی با بتن مگر به ضخامت ۱۰ سانتیمتر زیر پی ریخته شود. بتن مگر، بتنی با عیار کم سیمان در حدود ۱۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب است. تنها هدف از ریختن آن جدا نمودن سطح زمین از سطح پی اصلی و ایجاد سطحی صاف و یکنواخت در زیر پی است. زمین را بایستی بعد از خاکبرداری تراز کرده که به دو صورت با دوربین نیو (Nevo) یا با شلنگ تراز بایستی تراز کنند. با گچ رنگ جایی که پی قرارا می‌گیرد مشخص می‌کنند و زیر آن را مقداری بزرگتر ار ابعاد پی و شناژ به اندازه ۱۰ الی ۲۰ سانتیمتر بیشتر با سنگ و ملات سیمان تراز می‌کنند و بهتر است که کل زمین خاکبرداری را تراز کنند و سطح آن را با ملات ماسه سیمان و سمگ صاف کنند. پس از ریختن بتن مگر طبق نقشه محاسباتی اقدام به آرماتوربندی می‌نمایند.
آرماتورگذاری طبق نقشه‌های محاسباتی بایستی اجرا شود و آن را طبق دیتایل‌ها بایستی اجرا و کنترل کرد. بعد از عمل آرماتوربندی پی اقدام به قالب‌بندی می‌کنند. از انواع قالب‌های چوبی، فلزی و .. استفاده می‌کنند و اگر از قالب‌های چوبی یا فلزی استفاده کنند بایستی حتماً سطح داخل آن را چرب کرد.
بعد از قالب بندی، آرماتورهای بولت که برای اتصال صفحه ستون به آن است، در محل مورد نظر قرار می‌گیرند. این بولت‌ها با صفحه بایستی دقیقاً طبق نقشه در یک خط یعنی مرکز آنها، همه از یک خط از دو طرف قرار گیرند. و همه آنها در یک تراز باشند که نیاز به استاد کار ماهر دارد. بایستی از دو طرف ریسمان کشی شود و دقیقاً در محل تقاطع ریسمان‌ها آن قدر صفحه را تغییر دهند تا دقیقاً در آن جا قرار گیرند.
انواع اتصال ستون به شالوده :
جزئیات اتصال ستون فلزی به شالوده بتنی به نیروی موجود در پای ستون بستگی دارد. در ستون با انتهای مفصلی فقط نیروی فشاری و برشی از ستون به شالوده منتقل می‌شوند. اگر لنگر خمشی را به شالوده منتقل کنند، در آن صورت، نیاز به طرح اتصال مناسب برای این کار خواهند داشت که اتصال گیردار خوانده می‌شود.
مرحله بتن ریزی :
بعد از این مرحله نوبت به بتن ریزی می‌رسد که دارای اهمیت فروان است. بتن مورد نظر یا از کارخانه تخلیه بتن یا در محل آماده می‌شود.
مقاومت فشاری بتن حتماً باید مورد آزمایش قرار بگیرد. برای آزمایش بتن کافی است نمونه مکعبی یا استوانه‌ای از آن را تهیه و برای مشخص نمودن مقاومت فشاری و کششی ، به آزمایشگاه بفرستند تا مقاومتی که مورد نظر بوده است داشته باشد. اگر بیشتر باشد مشکلی نیست ولی نباید مقاومت بتن از مقاومت ذکر نموده ( مقاومت استانداد طبق نقشه محاسباتی ) کمتر باشد.
رعایت نکات مهم در هنگام بتن ریزی :
قبل از اینکه بتن در محل ریخته شود حتماً حمل بتن (تراک میکسر) چند بار بتن را به هم بزند و از فاصله بالا بتن را خالی نکند چون دانه بندی بتن به هم می‌ریزد. و اگر فاصله زیاد بود باید از ناودانی‌های فلزی که به آن شوت می‌گویند استفاده شود .
بسته به نوع کار و مقدار آرماتور مصرفی از ویبره برای تراکم کردن بتن استفاده شود. حتماً بتن ریخته شده پس از هر لایه بتن ریزی کاملاً ویبره شود تا هوای داخل بتن خارج شود. حتما بسته به مساحت پی حدقل 2 دستگاه ویبره سالم در کارگاه موجود باشد .
پس از اتمام مرحله بتن ریزی و گیرش بتن باید سعی شود که سطح بتن مرطوب نگه داشته شود تا آب ترکیب خود را از دست نداده و سریعاً دچار ترگ خوردگی و در نتیجه ضعف بتن نشود.
پس از طی تعداد روزهای مجاز برای گیرش بتن، اقدام به باز کردن قالب نموده و پس از این عملیات، نوبت به قرار دادن صفحات بیس پلیت و تعیین آکس آنها برای فرود ستونها خواهد رسید.
بعد از مشخص کردن آکس ستونها و کار گذاری صفحه ستونها، اقدام به هواگیری صفحه ستونها می‌شود. این عملیات به وسیله ریختن بتن شل در زیر صفحه است و در برخی موارد هم سوراخی در وسط صفحه ستون نموده و این عملیات اجرا می‌شود.
با سفت گردن پیچهای روی بیس پلیت، هوای اضافی خارج می‌شود. این کار به این دلیل است که فضای خالی زیر صفحه ستون باقی نماند و بر اثر فشار از ناحیه ستونها دچار نشست نشود.
برای تسریع در کار گذاشتن و سرعت بخشیدن و زود مهار شدن تیر آهن ستون، قبلاً یک نبشی و یک ورق اتصال بر روی صفحه ستون جوش شده و به محض قرار گرفتن ستون در محل و اطمینان از قائم بودن آن، عملیات جوشکاری انجام می‌شود. عملیات شاغولی ستون را هم میتوان تحت نظر مهندس نقشه بردار با دوربین نقشه برداری کنترل کرد ، این موضوع در ساختمان های با طبقات زیاد یکی از الزامات فنی است .
مراحل ساختن ستونها :
مراحل ساختن ستون شامل برش ستونها، برش پروفیل‌های آن، مونتاژ ستونها، سپس برش ورق‌های ستون، مونتاژ آن ورق‌ها روی ستون و پس از آن ساختن نشیمن تیرها و مونتاژ آنها روی ستونها است.
در طبقات بالاتر، از تیر آهن های با نمره پایین‌تر نسبت به طبقات پایین استفاده می‌شود و دلیل آن هم کاهش بار در طبقات فوقانی است.
برای تقلیل اندازه ستون، روش معمول این است اختلاف ضخامت توسط اتصال پلیت در طرفین و جوشکاری آن صورت می‌پذیرد.
ستونها به وسیله قلاب‌هایی که در سر آن وصل شده توسط جرثقیل بلند شده و در محل مورد نظر که قبلاً آکس در روی بیس پلیت مشخص شده قرار می‌گیرد.
پس از اینکه جوشکاری‌های اولیه صورت گرفت و ستون در محل خود قرار گرفت در این مرحله باید بقیه نبشی‌ها و پلیت‌های لازم به پایه ستون و صفحه ستون جوش شود و در داخل نبشی‌ها حتماً لچکی‌هایی جوش شوند.
لچکی عبارت است از تکه‌ای از پلیت به ضخامت مشخص که شکل آن تقریباً ذوزنقه‌ای شکل بریده شده و بر دل نبشی‌های متصل شده جوش می‌شود.
جوش دادن نبشی‌های به ستون و صفحه بیس پلیت عیب این شکل رنگ نزدن به فلزات برای جلوگیری از عمل اکسیدن شدن فلزات است.
کف ستون ها از جمله قطعات ساختمانی هستند که اغلب در معرض اثر شدید رطوبت قرار دارند و باید به نحو مطلوب حفاظت شوند . در ساختمانهای معمولی و به طور کلی در ساختمانهایی که پس از پایان یافتن کار اسکلت فلزی دیگر نیازی به بازدید و تنظیم کف ستونها نیست ، اطراف کف ستون را با بتن پر می کنند و در صورتی که قبل از بتن ریزی سطوح فولادی خوب تمیز شده و کا جوش یا زغال جوش برداشته شده باشد ، بتن به فولاد می چسبد و آن را کاملا محافظت می کند . در بعضی دیگر از ساختمانها ، کف ستونها را نظیر سایر قطعات به وسیله رنگ محافظت می کنند . در ساختمانهای صنعتی که امکان باز کردن و نصب مجدد آنها وجود دارد، با مواد قیری مخلوط با ماسه نرم از کف ستون ها حفاظت می شود ؛ همچنین برای تمیز ماندن حدیدهای پیچهای مهاری و دوری از آسیب دیدگی باید قبل از بتن ریزی فنداسیون ، قسمت حدیدها به وسیله پلاستیک یا گونی یا سیم مناسب بسته شده ، پوشش مناسب صورت گیرد .
ساخت و نصب تیرها :
به دلیل این که توان تیرها را بالا ببرند، اقدام به لانه زنبوری کردن تیرها می‌کنند. برای این منظور با استفاده از شابلن که در اختیار جوشکار قرار میدهند و به کمک هوا گاز اقدام به برش می‌کنند. قطعات جدا شده را دوباره تحت شرایطی به هم جوش می‌کنند. سپس دو سر تیر را به کمک پلیت وصله می‌کنند و این کار به دلیل آن است که هنگام کار گذاشتن تیر لانه زنبوری در دو سر نیروی برش حداکثر است. برای مقابله با نیروی برش این کار صورت می‌گیرد.
برای سوار نمودن تیرها بر ستونها قبلاً در ارتفاعات مشخص، تیر به ستون سوار می‌شود. در این ارتفاعات نبشی‌هایی قرار گرفته و تیرها بر روی آنها جوش می‌شوند.
این نبشی‌ها هنگامی که ستون را هنوز به صورت ایستاده قرار نداده و روی زمین افتاده‌اند، صورت می‌گیرد.
اجرای بادبند :
به طور کلی بادبند باعث می‌شود که مقاومت ساختمان در برابر نیروهای افقی مانند باد و زلزله و…افزایش یابد.
اجرای بادبند به این صورت است که بنا به محاسبه برای بادبند از ناودانی تک یا جفت تک یا جفت و….استفاده می‌شود.
بعد از اینکه نوع پرویفل طبق محاسبات انتخاب شد از یک سر ستون به پایه دیگر آن به صورت چپ و راست نصب می‌شود و باید از دو طرف کاملاً به وسیله ورق و جوش مهار شود. طرف دیگر نیز به همین صورت اجرا می‌شود و در نهایت به صورت ضربدر درمی‌آید. و محل برخورد دو ضربدر را به وسیله یک پلیت، طبق نقشه محاسباتی ابعاد و ضخامت آن، مهار می‌کنند.
با توجه به نیرویی که وارد می‌شود ابعاد وصله و خود پروفیل بادبند تغییر می‌کند. مثلاً هر چه به طبقات پایین‌تر نزدیک می‌شوند، قطورتر انتخاب شده، چون نیروی زلزله در طبقات پایین‌تر بیش از طبقات بالا است.
سازه فولادی از مجموعه ای از اعضای باربرساخته شده از نیمرخهای فولادی یا ورق می باشد که به کمک اتصالات به یکدیگر متصل می گردند . با توجه به روشهای تکامل یافته ای که برای تولید نیمرخ های فولادی به کار گرفته می شود این مقاطع غالبا رفتار در حد قابل انتظاری از خود نشان می دهند. مساله بسیار مهم رفتار اتصالاتی است که برای ساخت اعضای مرکب از نیمرخ و ورق برای یکپارچه نمودن اعضا (شامل تیر و ستون و مهاربندها ) در محل گره ها مورد استفاده قرار می گیرد . وسایلی که برای ساخت اعضا و اتصال آنها به یکدیگر به کار می رود شامل پیچ و پرچ و جوش است . در این میان استفاده از جوش در ساختمان سازی متعارف در ایران بسیار رایج است.تا زمان وقوع زلزله نورث ریچ (1994 )تصور بر این بود که در صورت رعایت اصول فنی در طرح و اجرای سازه های فولادی جوشی این سازه هادر زلزله عملکرد قابل قبولی از خود نشان می دهند.اما وقوع این زلزله این فرض را زیر سوال برد . در این زلزله مشاهده شد که در بسیاری از اتصالات , در محل درز جوش اتصال , فلز مادر (Base metal) دچار ترک یا بعضا شکست شده است. این مساله باعث شد تا تحقیقات گسترده ای در مورد علت این پدیده صورت گیرد که این تحقیقات تا به امروز ادامه دارد . از طرف دیگر مشاهده و تحقیق درباره وضعیت ساخت و ساز ساختمانهای فولادی نشان می دهد که اتصالات جوشی متداول در ایران از کیفیت مناسبی برخوردار نیستند و با وجود سابقه نسبتا طولانی در استفاده از جوشکاری در صنعت ساختمان هنوز نقایص زیادی در این زمینه مشاهده می شود.
از بررسی های انجام شده بر روی ساخت وساز ساختمانهای فلزی در سطح تهران مشخص است که هنوز مشکلات زیادی در طرح و اجرای این سازه ها وجود دارد. و عمده مشکلات و نقایص مربوط به اتصالات جوشی است.اجرای جوش کارگاهی و ... مشکلاتی است که این صنعت را رنج میدهد.و برای رفع این موارد بهترین راه:
- در صورت امکان استفاده از جوش در کارخانه به جای جوش کارگاهی
- بالابردن سطح آگاهی عمومی جامعه درباره زلزله بر ساختمانها
- آموزش جوشکاری به جوشکاران و دادن گواهینامه به جوشکاران ماهر ساختمانی
- آموزش جوشکاری به عنوان واحد درسی به مهندسین عمران و یا ایجاد شاخه جدیدی تحت عنوان بازرسی جوش اسکلت برای مهندسین ناظر
- تقویت سیستم نظارتی موجود و ایجاد سیستم های نظارتی بر کار و استفاده از مهندسان با تجربه کافی در این امر
