طراحی سازه های فولادی یکی از فعالیت‌های مهم حوزه مهندسی عمران و سازه است. طی این فعالیت، مشخصات اعضای سازه به منظور عملکرد مناسب در شرایط مورد نظر تعیین می‌شوند. به دلیل اهمیت بالای مبحث طراحی سازه‌ها، استانداردهای بین‌المللی و ملی متعددی برای اجرای صحیح روند طراحی ارائه شده‌اند. در این مقاله، سعی داریم کلیات طراحی سازه های فولادی و اعضای مختلف آن نظیر اعضای تحت فشار، کشش، خمش و برش را بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و به زبان ساده آموزش دهیم. علاوه بر این، بهترین منابع یادگیری، نرم افزارهای تخصصی و چک لیست طراحی سازه های فولادی را نیز معرفی می‌کنیم.
سازه های فولادی از چه اعضایی تشکیل می‌شوند؟
اغلب سازه‌های فولادی از اتصال تیر و ستون تشکیل می‌شوند. به ترکیب تیر و ستون فولادی، قاب یا اسکلت فولادی می‌گویند. البته اتصال این دو جز اصلی، توسط اتصالات مخصوص سازه‌های فولادی نظیر پیچ، جوش یا پرچ انجام می‌گیرد. بخش قابل توجهی از عملکرد سازه‌های فولادی به نوع اتصال، نحوه اتصال و کیفیت اتصال بستگی دارد. طراحی سازه‌های فولادی، با توجه به نوع بارهای وارده بر تیر، ستون و اتصالات صورت می‌گیرد.
انواع اعضای سازه های فولادی بر اساس بار وارده کدام هستند؟
اعضای سازه‌های فولادی بر اساس نوع بار مورد انتظار به انواع اعضای کششی، فشاری، خمشی و ترکیبی تقسیم می‌شوند:
- اعضای کششی: المان‌های مورد استفاده برای تحمل و انتقال بارهای محوری کششی (در راستای افزایش طول) هستند. کابل، میلگرد، پروفیل، مهاربند و خرپا، به عنوان اعضای کششی سازه‌های فولادی در نظر گرفته می‌شوند.
- اعضای فشاری: المان‌ها مورد استفاده برای تحمل و انتقال بارهای محوری فشاری (در راستای کاهش طول) هستند. ستون، پست و یال فوقانی خرپا، از اعضای فشاری سازه‌های فولادی به شمار می‌روند.
- اعضای خمشی: المان‌های مورد استفاده برای تحمل بارهای اعمال شده بر راستای محور طولی خود و انتقال این بارها به اسکلت سازه هستند. تیر، شاه‌تیر و تیرچه، از مثال‌های متداول اعضای خمشی سازه‌های فولادی محسوب می‌شوند.
- اعضای ترکیبی: برخی از اعضای سازه‌های فولادی، در معرض چندین نوع بار (ترکیبی از بارهای کششی، فشاری، خمشی و غیره) قرار می‌گیرند.
طراحی سازه های فولادی چیست ؟
طراحی سازه های فولادی، اقداماتی هستند که به منظور محاسبه بارهای مورد انتظار و تعیین ابعاد مناسب اعضای مختلف سازه برای تحمل این بارها صورت می‌گیرند.
استانداردهای طراحی سازه های فولادی چه هستند ؟
استانداردهای طراحی سازه‌های فولادی، مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های فنی هستند که با توجه به اصول استاتیک و دینامیک سازه تدوین می‌شوند. این استانداردها، الزامات مورد نیاز برای طراحی و اجرای ایمن سازه‌های فولادی را ارائه می‌کنند. برخی از استانداردها، مختص طراحی ساختمان‌ها در شرایط معمولی و برخی دیگر مختص طراحی ساختمان‌ها در شرایط لرزه‌ای هستند.
از معتبرترین و پرکاربردترین نهادهای بین‌المللی منتشر کننده استاندارد طراحی سازه های فولادی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ANSI/AISC
- ASCE
- Eurocode
- BS
- ISO
- AS
در ایران، دستورالعمل‌ها و استانداردهای زیر، مراجع اصلی مهندسان برای طراحی و اجرای ساختمان‌های فولادی هستند:
- مبحث ششم مقررات ملی ساختمان: بارهای وارد بر ساختمان
- مبحث دهم مقررات ملی ساختمان: طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی
- استاندارد ۲۸۰۰: آیین نامه ایمنی ساختمان‌ها در برابر زلزله
