بخشی از مقاله
چکیده
تکنولوژی سازه های فولادی سردنورد شده - Cold Formed Still - ، در دهه های اخیر نقش بسیار مهمی را در سازه های فولادی کوتاه مرتبه و میان مرتبه در داخل کشور ایفا می نماید. به طور کلی در این نوع سازه ها عوامل متعددی از جمله نحوه اتصال، پیچش و کمانش مورد بررسی قرار می گیرد. که در کنار این عوامل نحوه اجرای صحیح نیز از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. نکته تاثیر گذار در نحوه اجرا پر کردن میانقاب ها توسط مصالح نادرست می باشد. با توجه به متداول بودن نحوه اجرای نادرست در کشور، پر کردن میانقاب ها توسط مصالح بنایی سنتی، فوم بتن صورت می گیرد. در این مقاله تاثیرات منفی این نوع اجرا بر سازه های فولادی سرد نورد شده و تغییرات نیروی محوری، لنگر و برش تحت بار گذاری های استاتیکی بررسی شده است. نتایج حاصل از این بررسی ها در محیط نرم افزار SAP2000 ارزیابی و نشان داده شده است.
-1 مقدمه
مطالعات و بررسی های انجام شده بر روشهای ساخت و ساز های رایج در کشور در دهههای اخیر و رفتار این گونه سازه ها، بیانگر این مطلب است که صنعت ساخت و ساز از نظر کمی و کیفی از مشکلات زیادی برخوردار می باشد. از جمله میتوان به عدم پایداری و پایائی مناسب ساخت و ساز با استفاده از روشهای سنتی در برابر سوانح طبیعی و تاثیرات منفی آن بر محیط زیست، عدم به روز بودن شیوه های رایج ساخت و ساز ساختمان، عدم توانائی آنها برای احداث سریع در زمان وقوع حوادث طبیعی، عدم اجرای صحیح و رعایت اصول طراحی و نگرانی در راستای ساخت و ساز های مدرن با روشهای سنتی همانند سیستم اسکلت فولادی و بتنی اشاره نمود .[1] طی سالیان اخیر در همین راستا بسیاری از تکنولوژیهای نوین ساخت و ساز همانند بتن های سبک، فولاد با مقاومت بالا و سازه های فولادی سردنورد شده وارد کشور گردیده است.
در دنیای پیشرفته امروز دستیابی به استحکام بیشتر سازه ها، شکل دهی دلخواه، کاهش بار مرده ساختمان، بقای بناها و مقاومت آنها در برابر عوامل جوی و طبیعی، توجه به مسائل زیست محیطی در حین اجرای سازه از قبیل مواد به کار رفته در ساختمان و استفاده مجدد از آن ها، کاهش مصرف منابع طبیعی و غیر قابل بازگشت و کاهش زمان ساخت از مهمترین مسائل و اهداف تولید کنندگان و مهندسان می باشد .[2] در نتیجه مصالح رایج ساختمانی باید کم و بیش واجد چنین شرایطی باشند. در این راستا مصالح سبکی همچون ورق های فولادی نازک فرم داده شده در حالت سرد مورد توجه می باشد که از بارزترین ویژگی های این مصالح وزن سبک، سهولت در حمل و مقاومت در برابر حرارت، صوت و مواد شیمیایی می باشد .[1]
-2 سازه های فولادی سرد نورد شده
به طور کلی سازه های فولادی به دو خانواده اصلی ساخته شده از مقاطع گرم نورد شده و سرد نورد شده تشکیل می شود.[2] در سال های اخیر استفاده از سازه های فولادی سرد نورد شده - LSF - با مقاومت بالا در کاربری متنوع ساختمان ها نسبت به خویشاوندان سنگین تر خود یعنی سازه های فولادی نورد گرم چشمگیر بوده است. از طرفی استفاده از فولادهای با تنش تسلیم بالاتر و در نتیجه نازکتر شدن مقاطع موجب روند پیچیده تری در طراحی بویژه در زمینه پایداری و اتصالات اعضاء شده است. تفاوت اساسی بین مقاطع نورد سرد و مقاطع نورد گرم، لاغری نسبی جداره ها می باشد بنابراین نیاز به مقاطع نورد سرد زمانی احساس می شود که استفاده از مقاطع نورد گرم برای تحمل بارهای سبک، غیر اقتصادی می باشد .[3]
مقاطع فولادی سرد نورد شده مقاطعی هستند که از خم کردن ورق های فولادی مسطح در دمای محیط و تبدیل آنها به شکل هایی که قابلیت باربری بسیار بیشتری نسبت به ورق های مسطح دارند، ساخته می شوند. در ابتدا ساخت این مقاطع با ضخامت بیش از ده میلیمتر میسر نبوده ولی با پیشرفت های اخیر، تولید مقاطع با ورق هایی تا ضخامت 25 میلیمتر امکان پذیر شده است. ضخامت های معمول مورد استفاده در اعضای ساختمانی از 0/4تا 6/4 میلیمتر می باشد .[4] از اینرو اعضای جدار نازک نورد سرد، از نسبت عرض به ضخامت بالایی برخوردار می باشد که ورق های تشکیل دهنده این مقاطع حتی در مقادیر پایین تنش های فشاری، برشی، لنگری و لهیدگی در معرض کمانش های موضعی قرار می گیرند. البته این کمانش ها باعث شکست این مقاطع نمی شود، چون قبل از رسیدن به حد تسیلم، مقاومت پس کمانشی بالایی در ورق ها بوجود می آید و مقاومت نهایی یک عضو نورد سرد چندین برابر مقاومت آن در برابر کمانش موضعی می باشد .[5] برخی از مزایای سازه های فولادی نورد سرد در زیر آورده شده است .[6]
-1 سادگی در تولید اعضای نورد سرد -2 تولید شکل های غیر معمول بهصورت کاملاً اقتصادی -3 دقت بالای مقاطع ساخته شده -4 امکان ایجاد اشکال با تنوع بیشتر -5 سرعت اجرای بالا اعضاء سرد نورد شده اجزایی هستند که از ورق های فولادی با عملیات سرد نورد دیدن - بدون استفاده از حرارت - تهیه و تولید می شوند. شکل دهی به ورق های فولادی از طریق روش های مکانیکی بدون پیش گرمایش ورق - عملیات نورد سرد - خواهد بود. روش های تولید قطعات سرد نورد شده به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند :[7]
-1 اعمال فشار و پرس ورق
-2 استفاده از غلتک - نورد - انتخاب هر یک از روش های فوق جهت تولید قطعات سرد وابسته به حجم تولید و هزینه اولیه می باشد. در صورتیکه تولید با حجم کم مد نظر باشد، استفاده از روش اعمال فشار و پرس کاری جهت تولید قطعات فولاد سرد نورد شده اقتصادی و ارزانتر خواهد بود. همچنین جهت تولید انبوه در مدت زمان کوتاه استفاده از نورد و غلتک کاری سرد بر روی ورق های فولادی با صرفهتر خواهد بود. با گسترش تکنولوژی نورد و خم کاری قطعات فولادی، می توان ورق های با ضخامت 25 میلیمتر تولید و خم کاری کرد. اما محدوده تولید اعضاء به روش نورد سرد بین 0/3 تا 5 میلی متر در نظر گرفته می شود. با توجه به محدودیت، ضخامت، نوع و جنس ورق های تولید شده در کشور، طراحان لازم است اطلاع دقیقی از نوع و قیمت ورق های موجود در کشور را در اختیار داشته، تا بتوانند طرح اقتصادی و مقاومی را ارائه دهند. شکل1 سازه LSF را نشان می دهد.
-3 نحوه اجرای سازه های فولادی سرد نورد شده
نحوه اجرای LSF با توجه به طراحی این سازه از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در اجرای صحیح جهت پر کردن میانقاب ها از مصالح خشک همچون تخته گچی - Gypsum Board - ، تخته سیمانی - Sement Board - ، ورقه های فولادی و پشم سنگ - Rock Wool - استفاده می شود. برخی از دلایل استفاده از این قبیل مصالح در پر کردن میانقاب ها یک تکه بودن، وزن کم، خشک بودن، پرتی کم، تمیزی و سرعت بالا در حین اجرا و عایق حرارت و صوت می باشد 9]،.[8 در کشور اسکلت این سازه ها براساس ضوابط و آیین نامه های موجود به درستی اجرا شده اما نحوه پر کردن میانقاب ها در برخی موارد توسط مصالحی همچون فوم بتن و مصالح بنایی سنتی جهت پر کردن میانقاب ها استفاده می شود که این عمل نادرست می باشد. با توجه به مفصلی بودن اتصالات در سازه های LSF ، این سازه ها قادر به تحمل برش و لنگر زیادی نمی باشد بنابراین در اجرای نادرست، در سازه برش و لنگر ایجاد شده و استاد ها دچار کمانش می شوند . همچنین جرم سازه به شدت افزایش می یابد، که سازه و میانقاب قادر به تحمل جرم های اضافی وارد شده نمی باشد و رفتار سازه با توجه به نیرو های وارد شده به شدت تغییر یافته و رفتاری غیر قابل پیش بینی از خود بروز می دهد. شکل 1-3 اجرای نادرست سازه LSF را نشان می دهد.
شکل :1-3 اجرای نادرست سازه LSF
