ساخت اسکلت فلزی – بررسی تمام مراحل ساخت و نصب اسکلت فلزی
یکی از انواع اصولی و پرکاربرد سازه‌ها در ساختمان‌ها و سازه‌های صنعتی، سازه‌های فلزی است. این نوع سازه‌ها به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد فلزات، مقاومت و استحکام فوق‌العاده‌ای را دارا هستند. این نوع اسکلت ساختمانی از تیرها و ستون‌ها تشکیل شده و با اتصالاتی مانند جوش یا پیچ‌ومهره به‌صورت افقی و عمودی به یکدیگر متصل می‌شوند. سازه‌های فلزی به‌دلیل وزن کمتر و مقاومت بیشتر در برابر ضربه و حوادث طبیعی مانند زلزله، بسیار پرکاربرد هستند. اگر سرمایه اولیه کافی دارید ساخت اسکلت فلزی به‌دلیل سرعت اجرای بالا و استحکام خوب، یک انتخاب مناسب به‌حساب می‌آيد.
با این حال، امکان دارد به‌دلیل اجرای نامناسب و عدم آگاهی کافی در مورد جزئیات اجرایی، در سال‌های بعد خسارات قابل توجهی به‌وجود آورد. در مراحل ساخت و نصب اسکلت فلزی، ریزه‌کاری‌های بسیاری وجود دارد که آشنایی با آنها امری ضروری است. در این مقاله، نکات اجرایی، جزئیات و مراحل اجرای سازه فلزی را به صورت گام به گام بررسی خواهیم کرد.
اجرا و ساخت اسکلت فلزی
یکی از چالش‌های بزرگ در صنعت ساخت‌وساز کشور، اجرا و ساخت اسکلت فلزی می‌باشد. تجربه زلزله‌های گذشته نشان می‌دهد که این نوع سازه‌ها، علی‌رغم استفاده از فولاد به عنوان ماده اولیه که قابل شکل‌دهی است، رفتار نامناسب و غیرقابل تغییر دارند. در مقاله مقاوم سازی ساختمان های اسکلت فلزی توضیح کامل در خصوص این موضوع بیان شده است؛ جهت مطالعه آن، می‌توانید به وب سایت پیوان و مقاله مورد نظر مراجعه و اطلاعات کافی را کسب کنید.
عوامل مهمی که بر رفتار لرزه‌ای نامطلوب سازه‌های فلزی تأثیر می‌گذارند، شامل ضعف در جوشکاری، اتصالات نامناسب بین اجزا، ناپایداری ستون‌ها و عدم درک صحیح از رفتار و استحکام اتصالات است. از این‌رو، نظارت دقیق، آموزش صحیح و توسعه عوامل اجرایی ماهر می‌تواند گام‌های مؤثری در جهت بهبود کیفیت این صنعت محسوب شود.
اجرای اسکلت فلزی در محل پروژه
ساخت اسکلت فلزی در پروژه‌های کوچک عموماً در محل پروژه و در پروژه‌های بزرگتر در کارخانه‌های ساخت اسکلت فلزی انجام می‌شود. سازه‌های فلزی 5 تا 6 طبقه معمولاً از مقاطع تک و دوبل IPE برای تیرها و ستون‌ها استفاده می‌کنند، این نوع سازه‌ها بیشتر برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها در محل کارگاه ساخته می‌شوند؛ توجه داشته باشید که شما می‌توانید برای محاسبه قیمت بر روی لینک محاسبه آنلاین هزینه ساخت ساختمان کلیک کنید. در مراحل اجرای اسکلت فلزی به صورت اصولی و دقیق و همچنین برای ایجاد سطح مسطح و تراز جهت ساخت مقاطع، ابتدا با استفاده از تیرآهن شاسی‌کشی صورت می‌گیرد و سپس مراحل ساخت اسکلت فلزی با شروع از ستون‌ها آغاز می‌شود.
در ابتدا، مقاطع مورد نیاز برای ستون‌ها برش داده می‌شوند و سپس آنها را به‌صورت پاباز یا پاجمع دوبل کرده و ورق‌های تقویت روی آنها نصب می‌گردد. پس از تکمیل ساخت ستون‌ها و انجام جوشکاری مورد نیاز، ورق‌های اتصالات روی آنها نصب شده و جوش‌ها تکمیل می‌شوند. همچنین، مراحل مشابه برای تیرها و مهاربندها نیز انجام می‌پذیرد و در نهایت، اسکلت فلزی آماده نصب خواهد بود.
اجرای اسکلت فلزی در کارخانه
در سازه‌های بلندتر از ۶ تا ۷ طبقه، معمولاً از مقاطع ستون‌ها به شکل BOX، صلیب یا H استفاده می‌شود. همچنین، برای تیرها، به‌خصوص در قاب‌های خمشی، استفاده از تیرهای I شکل تک کافی نیست. به‌دلیل پیچیدگی بیشتر مراحل ساخت و نیاز به‌دقت بیشتر در عملیات برشکاری، مونتاژ و جوشکاری، معمولاً اسکلت در کارخانه ساخته شده و سپس جهت نصب به کارگاه انتقال پیدا می‌کند.
مراحل ساخت و نصب اسکلت فلزی
نصب صفحه ستون‌ها، ساخت و نصب ستون‌ها، ساخت و نصب تیرهای اصلی، شاقول‌کاری نهایی ستون، نصب تیرهای فرعی، ساخت و نصب مهاربند و تکمیل جوشکاری و اتصالات تیرها و ستون‌ها از جمله مراحل ساخت و نصب استراکچر فلزی است که در ادامه آنها را بررسی خواهیم کرد.
نصب بیس پلیت یا صفحه ستون به دو روش انجام می‌شود؛ در روش اول، بیس پلیت در کارخانه توسط جوش نفوذی کامل به ستون نصب می‌گردد. سپس در محل پروژه، با استفاده از میلگردهای انتظاری که قبلاً در فونداسیون قرار داده شده‌اند، به پی متصل می‌شود.
در روش دوم، بیس پلیت در محل پروژه روی فونداسیون قرار می‌گیرد. پس از اتمام بتن‌ریزی فونداسیون، ستون‌ها با استفاده از بولت‌هایی که از قبل کار گذاشته شده‌اند، به صفحه ستون متصل می‌شوند. این روش به دلیل سهولت اجرا کاربرد بیشتری دارد. همچنین، به‌دلیل وزن زیاد صفحه ستون‌ها، در هنگام بتن‌ریزی پی از شابلون استفاده می‌شود که از ضخامت کمی برخوردار است و سوراخ‌های آن کاملاً با صفحه ستون هم‌خوانی دارد. پس از بتن‌ریزی، شابلون‌ها باز شده و بیس پلیت‌ها روی بولت‌ها نصب می‌گردد و توسط مهره‌های تحتانی کاملاً رگلاژ و تراز می‌شوند. صفحه ستون نقش بسیار مهمی در انتقال بار ستون به پی دارد، بنابراین در طراحی و اجرای آن باید دقت بسیاری مورد توجه قرار گیرد.
گاهی اوقات برای انطباق با الزامات طراحی، ضخامت صفحه ستون افزایش پیدا می‌کند که این امر از نظر اقتصادی به صرفه نبوده و باعث سختی در اجرا می‌شود. بنابراین، استفاده از ورق‌های تقویتی و نبشی‌ها با شکل‌ها و حالت‌های مختلف به‌عنوان راه حلی مناسب برای رفع این محدودیت در نظر گرفته می‌شود.
این روش شامل چند مرحله است که در ادامه آنها را شرح خواهیم داد.
- تسمه‌بری و تسمه‌سازی: ابتدا ورق‌ها به عرض مناسب برش داده شده، سپس لبه‌های ورق‌ها پخ‌زنی می‌شوند و با جوش شیاری کامل به یکدیگر متصل می‌گردند.
- مونتاژکاری: در مرحله بعد، ورق‌ها روی شاسی با خال جوش موقت به یکدیگر متصل می‌شوند. سپس دیاق‌ها روی آن نصب شده تا از تغییر زاویه جلوگیری کند.
- جوشکاری: پس از تکمیل مونتاژ کاری، جوشکاری طولی اعضا و اتصالات بیرونی مانند نبشی‌ها و ورق‌های زیرسری انجام شده و ستون‌ها در این مرحله آماده نصب می‌شوند؛ هر چقدر در مراحل ساخت ستون فلزی، دقت و نظارت بیشتر صورت گیرد نصب با خطای کمتر و سرعت بیشتر انجام می‌پذیرد.
مراحل ساخت تیرها تا حد زیادی شبیه به ساخت ستون فلزی است. ابتدا، ورق‌ها به عرض مناسب برش داده می‌شوند و لبه‌های آنها پخ‌زنی شده و با جوش شیاری کامل به یکدیگر متصل می‌گردند. سپس جان و بال‌ها روی هم مونتاژ می‌شوند. در مرحله بعد، دیاق‌ها نصب و جوش طولی با استفاده از دستگاه زیرپودری یا CO2 انجام می‌پذیرد.
پس از اتمام جوشکاری، مراحل بازرسی و کنترل جوش‌ها انجام می‌شود و پس از تایید، تیرها به مرحله رنگ‌آمیزی ارسال می‌گردند. در محل پروژه، تیرها بر اساس شماره قطعات به‌ترتیب از طبقات پایین تا بالا در جای خود نصب می‌شوند؛ از طرفی جهت استعلام قیمت تیرآهن و تمام مقاطع ساختمانی پرکاربرد شما همراهان عزیز می‌توانید به سایت پیوان به عنوان یکی از تامین کنندگان مهم محصولات فولادی در ایران، مراجعه کنید.
پس از نصب ستون فلزی و تیرهای اصلی یک بخش، آغاز مرحله شاقول کاری نهایی ستون‌ها است. شاقول کاری ستون فلزی نقش بسیار مهمی در انتقال بارهای ثقلی و زلزله به فونداسیون دارد. علاوه‌بر اهمیت این مرحله، ستون‌ها در انتقال بارها، در صورت ناشاقولی ستون‌ها، مشکلات جدی در معماری و افزایش هزینه‌ها به‌وجود خواهد آمد، به‌همین دلیل لازم است که این مرحله با دقت بالا انجام شود، همچنین به‌عنوان یک نکته اجرایی، لازم است که در سازه‌های بلند و ستون‌های چند بخشی، در ابتدا کل میزان ناشاقولی مجاز طبق آیین‌نامه محاسبه شود. سپس این مقدار مجاز بر تعداد بخش‌ها تقسیم شده و عدد حاصله در هر بخش به‌عنوان ملاکی برای کنترل ناشاقولی ستون‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
تیرچه‌ها اکثراً از پروفیل‌های شکل I یا تیر ورق ساخته می‌شوند، بار سقف از طریق تیرچه‌ها یا تیرهای فرعی به تیرهای اصلی انتقال پیدا می‌کند. پس از برش پروفیل‌ها به طول مناسب، بال بالایی و بخشی از جان پروفیل به‌صورت بریده شده‌ای برای ایجاد اتصال مفصلی و قرار گرفتن هم‌سطحی با تیرهای اصلی طراحی می‌شوند. در مرحله بعد، برشگیرها و دیاق انتهایی روی تیرچه‌ها نصب شده تا بتوانند به شاه‌تیرها متصل گردد. سپس جوش‌ها بررسی و بازرسی می‌شوند و به رنگ‌آمیزی می‌پردازند. همچنین، به‌طور معمول همزمان با برش تیرچه‌ها، برش و ساخت شمشیری‌های راه پله نیز در دستور کار قرار می‌گیرد.
ابتدا صفحات اتصال یا گاست پلیت‌ها در نقاط اتصال آکس‌های تیر و ستون‌ها قرار گرفته و با جوش به گوشه آنها متصل می‌شوند. این‌کار به‌دلیل نیروی زیاد موجود در مهاربندها و تلاش برای جلوگیری از پیچش ستون‌ها، انجام می‌پذیرد. در نظر بگیرید که صفحات اتصال باید به‌طور کاملاً هم‌راستا با تیر و ستون نصب گردند؛ زیرا پیچش آنها ممکن است باعث اتصال نامناسب با تیر شود. سپس قطعات مهاربندها، که عمدتاً از پروفیل‌های دوبل نبشی و ناودانی در طول‌های مناسب برش خورده‌اند، با خال جوش در محل‌های خود قرار می‌گیرند. پس از اتمام مونتاژ مهاربندها و بررسی صحت نصب، جوش‌های تکمیلی انجام می‌شود. همچنین در صورت امکان، اتصالات را می‌توان در کارخانه نصب کرده و از پیج در کارگاه استفاده کرد تا سرعت و کیفیت کار را افزایش دهد.
-
تکمیل جوشکاری و اتصالات تیرها و ستون‌ها
تجربه‌های زلزله‌های گذشته نشان می‌دهد که اتصالات نامناسب در سازه‌های فولادی به‌دلیل عدم استفاده از ابعاد مناسب برای ورق اتصال و جوشکاری نامناسب، منجر به عملکرد نامطلوب سازه می‌گردد. بنابراین، در انتهای مراحل ساخت و نصب اسکلت فلزی، به تکمیل جوشکاری اتصالات تیرها و ستون‌ها جهت حصول رفتار لرزه‌ای مطلوب و افزایش شکل‌پذیری سازه، توجه ویژه‌ای می‌شود. تا جای ممکن، جوشکاری اتصالات در کارخانه انجام می‌پذیرد.
این مورد شامل جوشکاری ورق‌های زیر سری، نصب صفحه ستون و سخت‌کننده‌ها، اتصال گاست پلیت‌های کناری بادبندها (صفحات اتصال) و سخت‌کننده‌های تیر است. برای جلوگیری از بروز عیوب جوش، لبه‌های کونیک شده اتصالات باید با سنگ‌زنی کاملاً صاف گردد. وجود پلیسه‌ها و خلل‌وفرج می‌تواند منجر به عیوبی مانند ذوب ناقص و عدم نفوذ شود. مونتاژ صحیح اتصالات، از جمله در آکس بودن، هم‌راستایی و قرارگیری در مرکز، نقش مهمی در کیفیت جوش و پیش‌گیری از عیوب احتمالی دارد.
نکات مهمی که در جوشکاری اسکلت فلزی باید بدانیم!
در جوشکاری اسکلت فلزی، برخی نکات مهمی که باید در نظر بگیرید عبارتند از:
- رنگ کردن محل اتصالات قبل از جوشکاری نباید انجام بگیرد. وجود رنگ در محل جوشکاری می‌تواند باعث بروز عیوبی مانند تخلخل، پاشش زیاد و ذوب ناقص شود.
- جهت کاهش تنش‌های پسماند و اعوجاج قطعات، مسیر پیشرفت جوشکاری باید از نقطه با گیرداری بیشتر به سمت نقطه با گیرداری کمتر صورت گیرد.
- جوش اتصال ستون به ستون در هر پارت، ترجیحاً پس از شاقول کاری نهایی و همزمان با اجرای اتصالات تیرها تکمیل شود.
- در جوشکاری صفحات اتصالی ضخیم، استفاده از جوش‌های پهن (به‌اصطلاح کارگاهی کبابی) در یک پاس اجتناب شده و جوش‌ها به صورت زنجیروار و با همپوشانی مناسب انجام شوند.
- از الکترود با نوع و قطر متناسب با جنس و ضخامت ورق استفاده گردد و استفاده از الکترود با قطر بیشتر از ضخامت ورق ممنوع است.
- در اتصال دوبل ورق جان، ترجیحاً عرض یکی از ورق‌ها حدود دو سانتی‌متر بیشتر از دیگری برای جلوگیری از سوختگی در نظر گرفته شود.
- جوش ورق اتصال جان تیرهای اصلی به ستون در قسمت ستون (خط جوش سربالا) تحت تأثیر تنش‌های برشی، خمشی و پیچش قرار دارد و باید به صورت دورتادور انجام گیرد.
- استفاده از ورق روسری ذوزنقه‌ای شکل در اتصالات موجب افزایش طول قسمت جوش شده و امکان کمانش آن تحت نیروهای فشاری قرار می‌گیرد. ترجیحاً از شکل کله گاوی استفاده شود.
- همه جوش‌های نفوذی، به‌ویژه جوش نفوذی ورق روسری به ستون، در کارگاه باید با تست‌های غیرمخرب مورد کنترل قرار گیرند.
- دماسنجی در محوطه کارگاه نصب شده و در صورت بروز دمای زیر صفر، روند عملیات جوشکاری باید متوقف شود. در صورت عدم امکان کنترل مناسب و انجام پیش گرمایش، ترجیحاً روند کار متوقف شود.
- پس از جوشکاری، جوش های تمامی اتصالات باید با تست های غیرمخرب (مانند تست تراوایی، تست رادیوگرافی و …) بررسی و مورد ارزیابی قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که جوشکاری به درستی انجام شده و هیچ عیبی در جوش ها وجود ندارد.
- در صورت وجود خوردگی، آلودگی یا زنگ زدگی روی سطح فلزات قبل از جوشکاری، باید منطقه مربوطه با استفاده از روش‌های مناسب مانند سنگ زنی، شستشو و تمیزکاری به درستی آماده شود.
- حفاظت از خود جوشکار در برابر احتمال بروز آتش سوزی، تنفس گازهای مضر و استفاده از تجهیزات ایمنی مناسب مانند ماسک جوشکاری، دستکش‌های حفاظتی و لباسهای مخصوص جوشکاری بسیار مهم است.
- نگهداری و نظافت ابزارها و تجهیزات جوشکاری نیز باید به‌درستی صورت گیرد. این شامل تمیزکاری و روان کردن الکترودها، نگهداری از ماشین جوشکاری و تعویض قطعات فرسوده می‌شود.
همواره به نکات و دستورالعمل‌های مشخص هر پروژه و استانداردهای جوشکاری مربوطه توجه کنید و در صورت نیاز، از کارشناسان مجرب در این زمینه کمک بگیرید.
نکات مهم اسکلت فلزی پیچ و مهره ای
برای انجام هر پروژه‌ای باید نکاتی را به منظور عملکرد بهتر در نظر داشته باشید؛ اسکلت فلزی پیچ و مهره‌ای هم از این امر مستثنی نیست. در ادامه به هر یک از این نکات مهم به صورت خلاصه خواهیم پرداخت.
- استفاده از اتصال گیردار فلنجی بدون لچکی و اتصال فلنجی ۴ یا ۸ پیچی در سطوح قاب خمشی و اتصال پیچی با ورق زیرسری و روسری در قاب‌های خمشی ویژه باید با استفاده از اتصال ستون به دال بتنی و مصالح انعطاف‌پذیر مانند یونولیت با ضخامت حداقل ۲۵ میلی‌متر جلوگیری شود.
- نوع و خصوصیات پیچ‌ها در نقشه‌ها باید به دقت رعایت گردد. پیچ‌های با تنش تسلیم و تنش نهایی مختلف نظیر 8.8، A325 و 10.9، A490 با یکدیگر تفاوت دارند.
- پیچ‌های استاندارد برای سازه‌های فلزی در قطرهای مختلف تولید می‌شوند، اما قطرهای شایع آنها عبارتند از: ۱۶، ۲۰، ۲۲، ۲۴، ۲۷، ۳۰ و ۳۶ میلی‌متر.
- پیچ‌های فورج سرد کیفیت بهتری نسبت به پیچ‌های فورج گرم دارند و در سایزهای کوچکتر تولید می‌شوند. پیچ‌های فورج گرم در تحمل تنش‌های بیشتری مشکل دارند.
- طول پیچ باید به گونه‌ای انجام شود که بعد از سفت شدن کامل حداقل ۳ رزوه از مهره بیرون قرار بگیرد.
- استفاده از ایمپکتورهای بادی یا برقی به جای آچارهای دستی و مولتی پلیر، نیروی مناسب را اعمال کرده و سرعت کار را افزایش می‌دهد.
- استفاده از پیچ‌های ویژه و واشرهای DTI در ایران معمول نیست؛ بنابراین نیروی پیش تنیدگی در اتصالات اصطکاکی باید با استفاده از ترکمتر کنترل شود.
- قبل از کنترل نیروی پیش تنیدگی پیچ‌ها، کالیبره کردن ترکمتر ضروری است.
- واشرهای DTI دارای برآمدگی‌هایی هستند که پس از سفت شدن کامل پیچ، به صورت تخت درمی‌آیند. بیرون زدن مایع سیلیکونی قرمز، نشانه اعمال نیروی پیش تنیدگی مناسب است.
- برای اتصالات فلزی، باید از پیچ و مهره‌هایی با استاندارد مناسب استفاده کنید. استانداردهای معروف در این زمینه عبارتند از ASTM (انجمن استانداردهای مواد و مصالح آمریکا) و ISO (سازمان بین‌المللی استانداردسازی).
- برای اتصالات پیچ و مهره در سازه‌های فلزی، باید به راهنمایی‌های فنی منتشر شده توسط سازندگان پیچ و مهره و همچنین استانداردهای ملی و بین‌المللی توجه کنید. این راهنماها شامل دستورالعمل‌ها و توصیه‌های مربوط به نصب، تنظیم و نگهداری اتصالات می‌شوند.
- در نصب پیچ و مهره، باید توجه کنید که سرعت و گشتاور صحیح را رعایت کنید. استفاده از گشتاور مناسب برای نصب پیچ و مهره می‌تواند به تحکیم و استحکام اتصال کمک کند.
- برای حفظ کارایی و استحکام اتصالات پیچ و مهره، باید بازرسی و نگهداری منظم انجام دهید. این شامل بررسی تنظیمات، گشتاور و وضعیت عملکرد اتصالات است.
می‌توانید به یک مهندس سازه یا کارشناس فنی مربوطه مشاوره بگیرید تا در مورد اتصالات پیچ و مهره در سازه‌های فلزی بهترین راهکار را برای شرایط ارائه دهد.
نکات مهم در اجرای اسکلت فلزی
در پایان مقاله، چند نکته کارگاهی را باید مورد توجه قرار داد؛ ابتدا از تغییر در ابعاد ورق‌های اتصال بدون دریافت مجوز مهندس طراح اجتناب کنید. تکیه‌گاه‌های جانبی بالا و پایین تیرها در قاب‌های خمشی باید به منظور جلوگیری از کمانش جانبی پیچشی به طور کامل مدنظر قرار گیرند؛ اغلب به این موضوع در طراحی و اجرا بی‌توجهی می‌شود. در صورت وجود فاصله زیاد بین تیر اصلی و فرعی، مانند سقف‌های عرشه فولادی، می‌توان قبل از بتن‌ریزی سقف، صفحاتی در داخل آن قرار داد تا ساپورت‌های جانبی به آنها جوش شوند.
در صورتی که این صفحات فلزی قبل از بتن‌ریزی جاگذاری نگردند، می‌توان آنها را با استفاده از رول بولت به سقف متصل کرد. در مناطقی که تیر فرعی جهت اتصال ساپورت‌ها وجود ندارد، مانند اطراف بازشوهای بزرگ، می‌توان با افزایش سایز مقطع تیر اصلی در این نواحی، ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان را رعایت کرد و نیاز به ساخت تکیه‌گاه‌های جانبی را از بین برد.
جمع‌بندی
در این مطلب به مراحل ساخت و نصب اسکلت فلزی پرداخته شده است. به کار بردن این اسکلت در سازه و ساختمان‌ها موجب گردیده تا از وزن کمتری بهره برند و در برابر هرگونه ضربه، فشار و عوامل بیرونی نظیر زلزله مقاومت و استحکام بیشتری نشان دهند. پس می‌توان گفت سازه‌های دارای اسکلت فلزی تعادل نسبی بیشتری دارند. مراحل ساخت این نوع اسکلت شامل چندین مرحله است که هر یک از این مراحل دارای جزئیات و ظرافت‌های خاص خود هستند. توجه داشته باشید که شما می‌توانید برای استعلام قیمت میلگرد به عنوان یکی از عناصر مهم در یک اسکلت فلزی، روی لینک کلیک کرده و اطلاعات لازم در خصوص این مقطع مهم ساختمانی را کسب کنید.
میلگرد
ورق فولادی
تیرآهن و هاش
پروفیل
نبشی
ناودانی
لوله و اتصالات
صنایع مفتولی
تخته و چوب
