روشهای بهینهسازی وزن اسکلت فلزی ساختمان و کاهش هزینههای ساخت
در بازار امروز صنعت ساختمان، قیمت آهنآلات سهم بسیار بزرگی (گاهی تا ۳۵ درصد) از کل هزینههای سفتکاری و ساخت سازه را به خود اختصاص میدهد. هرگونه بیشطراحی (Over-design) ناشی از محاسبات ضعیف یا محافظهکاری غیراقتصادی طراح، میتواند منجر به افزایش بیدلیل تناژ آهنآلات مصرفی و در نهایت کاهش توجیه اقتصادی کل پروژه گردد. امروزه به کمک تکنولوژیهای نوین متالورژی و آییننامههای بهینه طراحی سازه، میتوان وزن اسکلت فلزی ساختمان را تا ۲۰ درصد کاهش داد بدون آنکه کوچکترین خدشهای به پایداری سازه در برابر زلزله وارد شود. در این مقاله به بررسی موثرترین راهکارهای مهندسی برای دستیابی به این هدف پرداختهایم.
۱. جایگزینی فولاد ساختمانی ST37 با فولاد پرمقاومت ST52
به طور سنتی در ایران، اکثر سازههای فلزی با فولاد معمولی ST37 (با تنش تسلیم ۲۴۰ مگاپاسکال) طراحی میشوند.
- اما فولاد ST52 (با تنش تسلیم ۳۶۰ مگاپاسکال) استحکام بسیار بالاتری دارد.
- این بدان معناست که با استفاده از فولاد ST52، میتوان ضخامت ورقهای مصرفی در ستونها و رفترهای شاهتیر را بدون افت مقاومت خمشی کاهش داد. این تغییر گرید متالورژیکی به تنهایی میتواند وزن اسکلت فلزی را بین ۱۰ تا ۱۵ درصد سبکتر کند و حجم بتن مصرفی فونداسیون را نیز به دلیل کاهش بار مرده اسکلت به حداقل برساند.
۲. استفاده از اتصالات پیچ و مهرهای کارخانهای به جای جوشکاری کارگاهی
اتصالات جوشی کارگاهی به دلیل محدودیتهای فضایی و عدم دسترسی به تجهیزات استاندارد کارخانهای، اغلب با ضخامتهای بیش از حد ورقهای لچکی و تقویتی طراحی میشوند تا خطاهای احتمالی جوش جبران گردد.
- در مقابل، سازههای پیچ و مهرهای (Bolted Structures) کاملاً در محیط کنترل شده کارخانه و تحت نظارت دقیق کنترل کیفیت تولید میشوند.
- در اتصالات پیچ و مهرهای از پیچهای رده مقاومتی بالا نظیر گرید ۱۰.۹ و ۸.۸ استفاده میشود. این پیچها با ایجاد نیروی پیشتنیدگی فوقالعاده بالا، به خوبی نیروهای برشی را از طریق اصطکاک انتقال میدهند و نیاز به استفاده از ورقهای ضخیم و سنگین پیوندی را برطرف میکنند.
۳. بهکارگیری مقاطع توخالی ساختاری (HSS) در ستونها
استفاده از مقاطع جعبهای ساخته شده با دو تیرآهن جفت شده یا چهار ورق جوش شده (Box Sections)، رفتاری ضعیف در بارگذاریهای پیچشی دو محوره ناشی از زلزله دارد.
- مقاطع توخالی ساختاری مربعی و مستطیلی پیشساخته استاندارد که به اصطلاح HSS (Hollow Structural Sections) نامیده میشوند، ممان اینرسی بسیار بهتری نسبت به وزن خود دارند.
- ستونهای ساخته شده با مقاطع HSS صلبیت بسیار بالایی در تمامی جهات داشته و مصرف فولاد برای پایداری ستون را به شکل چشمگیری بهینهسازی میکنند.
۴. سقفهای عرشه فولادی (Steel Deck) و سبکسازی سقفها
نوع سقف انتخابی تاثیر مستقیمی بر وزن شاهتیرها و ستونهای طبقات پایینی دارد.
- سقفهای سنتی بتنی به دلیل وزن زیاد، بار مرده سنگینی به سازه اعمال میکنند.
- سقفهای عرشه فولادی که با استفاده از ورقهای گالوانیزه موجدار سبک، گادهای فلزی و ضخامت بتن کمتر ساخته میشوند، وزن سقف را تا ۳۰ درصد سبکتر میکنند. این سبکسازی به صورت آبشاری باعث کاهش ابعاد تیرها و ستونهای کل سازه میگردد.
مهندسان ارشد متالورژی و عمران در مجموعه کیان بازرگان هیرسا با تسلط کامل بر مشخصات مقاطع سبکساز و آلیاژهای مدرن فولادی، آماده ارائه مشاورههای اقتصادی جهت بازبینی نقشههای سازه شما و تأمین تخصصی ورقهای آلیاژی ST52 و انواع مقاطع نوین ساختمانی با بهترین قیمت میباشند.