کتاب طراحی سازه های فولادی (جلد دوم) – اکبر

برشی از متن کتاب

فصل 1: مقدمه

سازه های فولادی از مزایای زیادی برخوردارند که برخی از مهم ترین آنها به شرح زیر می باشند:

• مقاومت بالای فولاد در مقایسه با وزن آن که امکان استفاده از آن را در سازه های با دهانه های

بزرگ و ساختمانهای مرتفع میسر می سازد. سبکی وزن فولاد، علاوه بر کاهش وزن مرده سازه، سبب کاهش نیروهای ناشی از زلزله نیز می شود.

• خواص یکنواخت فولاد که موجب افزایش اعتماد به آن و در نتیجه امکان استفاده از ضریب

اطمینان کمتر در طراحی سازه های فولادی می گردد. سازه های فولادی معمولا از قوانین ارتجاعی پیروی می کنند و مفروضات مورد استفاده در طراحی به مقدار زیادی با رفتار واقعی سازه مطابقت دارند.

• قابلیت جوش پذیری فولاد و امکان تغییر و تبدیل و تقویت سازه که موجب اطمینان خاطر

طراح در مورد تغییرات احتمالی پس از اجرا می شود. شرایط آسان ساخت و نصب قطعات فولادی و امکان استفاده از قطعات پیش ساخته و اتصالات پیچ و مهره ای که سبب تسریع در اجرا و در نتیجه امکان بازگشت سرمایه در زمان کوتاهتری می گردد.

• دوام سازه های فولادی که در صورت نگهداری مناسب از آنها، برای مدت های طولانی قابل بهره برداری می باشند.
• قابلیت شکل پذیری سازه های فولادی که سبب جذب انرژی و در نتیجه امکان حمل بارهای

دینامیکی و ضربه ای می گردد. این قابلیت سبب رفتار بهتر سازه در حالت نهایی و جلوگیری از شکست های ناگهانی نیز می شود.

سازه های فولادی نقاط ضعفی نیز دارند که مهم ترین آنها به شرح زیر می باشند:

• تغییر خواص فولاد در دمای زیاد که موجب ضرورت استفاده از محافظ برای آن در برابر اخطرات احتمالی حریق و در نتیجه هزینه اضافی برای سازه می گردد.
• خوردگی فولاد که موجب استفاده از محافط برای آن و هزینه اضافی برای سازه خصوصاً در مناطق مرطوب می گردد. در برخی موارد، محافط در برابر خوردگی فولاد باید هر چند وقت یکبار ترمیم نیز شود.
• مقاومت بالای فولاد که سبب ابعاد کوچک برای مقاطع فولادی و در نتیجه تمایل قطعات فشاری به کمانش می گردد.
• قابلیت جوش پذیری سازه که علیرغم مزایای زیاد آن، در صورتی که بدون کنترل کیفیت لازم

اجرا شود، مشکلاتی را به همراه خواهد داشت.

در یک جمع بندی، ملاحظه می شود که مزایای سازه های فولادی بسیار بیشتر از معایب آنها هستند و نقاط ضعف این سازه ها نیز با تمهیداتی قابل پیشگیری می باشند.

۱ – ۱-فولاد: فولاد مصرفی در سازه های فولادی معمولا از جنس فولاد نرمه (mild steel) است. فولاد نرمه دارای خواص ارتجاعی – خمیری ( elasto – plastic ) است و رابطه تنش-کرنش در آن به صورت خطی تغییر می کند، نمودار (۱-۱). تغییر خطی رابطه تنش-کرنش ادامه خواهد داشت تا تنش در فولاد به حد تنش تسلیم (yield stress) برسد. پس از این مرحله، تنش در فولاد در حد تنش تسلیم باقی می ماند و کرنش افزایش می یابد تا فولاد به مرحله گسیختگی (rupture) برسد. در این مرحله و پیش از گسیختگی فولاد، حالت سخت شدگی کرنش (strain hardening) در فولاد اتفاق می افتد و مجدداً تنش افزایش می یابد تا مقاومت نهایی فولاد (ultimate strength) حاصل گردد. سپس با کاهش تدریجی تنش در فولاد، گسیختگی کامل حاصل می شود.