امروزه، یکی از پر کاربرد ترین مصالح در دنیای ساختمان سازی ، سازه های فلزی هستند. فولاد، به عنوان مهم ترین سازه فلزی، یکی از رایج ترین نوع آن محسوب شده، که از دیرباز در بسیاری از پروژه های ساختمانی، صنعتی و مسکونی، صنایع پتروشیمی، کشاورزی، و غیره کاربرد های فراوانی داشته است. جایگاه سازه های فلزی در پروژه های ساخت و ساز، با هیچ کدام از مصالح دیگر، قابل مقایسه نیست. برای آگاهی یافتن از نقش سازه های فلزی در صنعت، بهتر است ابتدا با مفهوم سازه های فلزی، انواع مختلف آن، مزیت ها و کاربرد های آن در صنایع مختلف، آشنا شوید.
سازه فلزی، سازه ای است که اسکلت آن با استفاده از فلزات خاص مانند فولاد، ساخته شده است. فولاد، به عنوان متریال اصلی در هر سازه ای استفاده شده و با توجه به شکل و هندسه سازه، دوام و استقامتی عالی در طراحی سازه، فراهم می کند.
به طور کلی، سازه های فلزی با توجه به میزان تحمل نیروی وارده بر آن، در انواع مختلف تولید و روانه بازار می شوند. در ادامه، انواع مختلف آن را بررسی خواهیم کرد.
یکی از انواع رایج سازه های فلزی، سازه قابی است که در ساخت پروژه های بلند و مرتفع مانند برج ها و آسمان خراش ها، ساختمان های مسکونی، بنا های ورزشی و سوله ها از آن استفاده می شود. در این سازه ی فلزی، از پروفیل های فولادی به منظور ساخت تیر ها و ستون ها استفاده شده، که با استفاده از روش پیچ و مهره، در کارخانه یا کارگاه ها تولید می شود. از مزایای این نوع سازه فلزی، می توان به تحمل وزن بیشتر، نیرو های وارده به صورت جانبی و عمودی و غیره اشاره کرد. به دلیل این که سازه های فلزی در کارخانه یا کارگاه ساخته و تولید می شوند، نظارت بیشتری روی مراحل ساخت آن ها وجود دارد.
این نوع از سازه های فلزی، به سازه هایی گفته می شود، که در آن ها از ورق های فولادی، در ساخت پوسته یا دیواره سازه، استفاده شده است. تولید این نوع از سازه های فلزی، نیازی به قالب و داربست ندارد. با پیشرفت صنعت ساخت و ساز در سالیان اخیر، از فولاد برای ساخت سقف های منحنی و خمیده استفاده می شود. سازه های فلزی پوسته ای، با ظاهر خمیده و منحنی که دارند، دارای زیبایی بی نظیری هستند. علاوه بر این، به دلیل استفاده از فلز بسیار سبک، وزن کمتری نیز در مقایسه با دیگر انواع سازه های فلزی دارند. از سازه فلزی پوسته ای، در ساخت سیلو های گندم، تانکر های آب، مخزن های شیمیایی و غیره استفاده خواهد شد.
این نوع از سازه های فلزی، نوعی سازه معماری بوده که به منظور ایجاد زیبایی و جذابیت بیشتر، از دیوار های سنگی یا بلوکی جدا شده و در هوا، به شکل معلق قرار می گیرد. نام این سازه، تداعی کننده پل های معلق بوده، که یکی از سازه های ساخته شده با فولاد و با استفاده از نیروی کشش طناب است. سازه های فلزی معلق، از اجزای مختلفی مانند سیم، کابل، زنجیر، طناب و غیره تشکیل شده اند، که همگی باید تحت تاثیر نیروی کششی عمل کنند. از مزایای سازه فلزی معلق، داشتن وزن سبک به دلیل داشتن قطعات فلزی است. هم چنین، به دلیل داشتن طراحی و ساختار ساده ، دارای پیچیدگی کمتری نسبت به سازه های دیگر بوده و تولید آن ها به صورت ماشینی و با سرعت بیشتری نیز انجام می شود.
از انواع دیگر سازه های فلزی، نوع خرپایی آن است که به وسیله تیر های فولادی با اتصال مفصلی به تکیه گاه، نیرو های وارده را به زمین منتقل می کنند. در سازه فلزی خرپایی، نیرو های بیرونی به قسمت مفصل ها وارد شده و موجب تولید نیرو در اجزای کششی یا فشاری می شوند. در این نوع سازه فلزی، همه اجزا طوری در کنار هم قرار گرفته اند که یک شکل واحد را تشکیل داده اند. از مزایای مهم این نوع سازه فلزی، نصب سریع آن به دلیل تولید در کارخانه است.
استفاده از سازه های فلزی در صنایع مختلف، مزایای فراوانی دارد. در ادامه، چند مورد از مهم ترین مزایا را بررسی خواهیم کرد.
یکی از مهم ترین ویژگی های استفاده از سازه های فلزی در صنعت، دارا بودن قابلیت ساخت و ساز، در ابعاد و اندازه های بزرگ می باشد. این مزیت، موجب استفاده از این سازه ها در فضا های بزرگ و جدید شده، که در نتیجه به مهندسان، امکان توسعه گزینه های پیش رو را می دهد. استفاده از سازه ها و اسکلت های فلزی، گزینه مناسبی برای سازه ها و بنا هایی با ورودی و ابعاد بزرگ و سنگین خواهد بود.
سازه ها و اسکلت های فلزی، به شدت در برابر رطوبت مقاوم بوده و به دلیل دارا بودن پوشش گالوانیزه، در برابر اثرات آب و زنگ زدگی نیز، از مقاومت بالایی برخوردار هستند.
از دیگر مزیت های استفاده از سازه های فولادی در صنعت، ویژگی انعطاف پذیری آن است. این ویژگی، در طراحی و ساخت سازه ها و پروژه هایی مانند برج ها و پل ها، باعث ایجاد مقاومت در برابر باد های شدید و زلزله می شود. فولاد، بر خلاف متریال های دیگر مانند بتن، در صورت بروز خطر و آسیب، بدون ترک خوردگی و یا فرو ریختن، تغییر شکل می دهد. این ویژگی به افراد این امکان را داده، که قبل از فروپاشی و سقوط ساختمان، از آن خارج شوند.
از مزایای مهم سازه های فلزی در صنعت، مقاومت در برابر آتش سوزی است، که موجب کاهش خطر آتش سوزی در ساختمان می شود. به دلیل استفاده از اسکلت های فلزی بیشتر در ساختمان هایی با سازه های فلزی، خطر آتش سوزی کاهش پیدا کرده، که برای افزایش این عملکرد، از پوشش ضد شعله مخصوص نیز استفاده می شود.