مقاوم سازی ساختمان با استفاده از فولاد پرمقاومت
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
با توجه به پیشرفت‌هایی که در تکنولوژی ساخت فولادهای ساختمانی به وجود آمده، هر روز شاهد انواع جدیدی از آنها با مقاومت‌های مختلف هستیم که هر کدام کاربردهای خاص خودشان را دارند. یکی از انواع این محصول که می‌توان به جای فولاد نرمه از آن استفاده کرد، فولاد پرمقاومت است. این نوع فولاد به دلیل مقاومت نهایی بیشتری که دارد، باعث کوچک‌تر شدن مقطع طراحی و در نهایت صرفه اقتصادی خواهد شد.
روش‌های مختلف برای افزایش مقاومت ساختمان وجود دارد که استفاده از فولاد پر مقاومت یا HSS یکی از این روش‌ها است. در این مقاله قصد داریم به روش‌های استفاده از فولاد پرمقاومت و مزایای آن بپردازیم. با این وجود لازم است که برای آشنایی بیشتر با این مبحث، در مورد انواع فولاد، مفهوم مقاوم‌سازی ساختمان و عوامل موثر بر آن نیز صحبت کنیم.
فایل صوتی
فایل ویدئویی
فولاد چیست؟
فولاد یکی از آلیاژهای آهن است که از ۹۵ درصد آهن، دو درصد کربن و ترکیبی از عناصر مختلف مثل منگنز، کروم و… تشکیل شده است. به دلیل مقاومت خیلی کم آهن خام، از کربن و دیگر افزودنی‌ها برای تولید فولاد استفاده می‌شود. با این وجود اضافه شدن کربن باعث شکننده‌تر شدن فولاد و کاهش قابلیت جوش‌پذیری و شکل‌پذیری آن خواهد شد.
با توجه به اینکه معادن سنگ آهن زیادی در سطح کشورمان وجود دارد و به خاطر ویژگی‌های فولاد مثل مقاومت بالا، یکسان بودن مقاومت در تنش-کرنش، شکل‌پذیری بالا و… استفاده از آن در صنعت ساختمان به شدت رایج است و یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی محسوب می‌شود.
پرکاربردترین انواع فولاد
براساس دسته‌بندی موسسه آهن و فولاد آمریکا، فولاد به صورت کلی به چهار دسته زیر تقسیم می‌شود:
- فولاد کربن: این نوع فولاد به سه دسته فولاد کم کربن، فولاد کربن متوسط و فولاد پرکربن تقسیم می‌شود.
- فولاد آلیاژی: علاوه بر کربن، مقدار کمی هم از عناصر مس، کروم، سیلیکون، منگنز، آلومینیوم، تیتانیوم یا نیکل استفاده شده است.
- فولاد ضدزنگ: در این نوع فولاد حدودا ۱۰ تا ۲۰ درصد کروم نیز وجود دارد که باعث می‌شود مقاومت آن در برابر خوردگی تا ۲۰۰ برابر نسبت به حالت عادی بیشتر باشد. این نوع فولاد نیز در دسته‌های مختلفی مثل فریتی، آستنینی، داپلکس، مارنزیتی و فولاد رسوب سخت شونده تقسیم‌بندی خواهد شد.
- فولاد ابزار: در این نوع فولاد نیز از مقادیر مختلفی وانادیوم، کوبالت، مولیبدن و تنگستن استفاده می‌شود.
ضرورت مقاوم‌سازی ساختمان
به عقیده برخی افراد مقاوم‌سازی ساختمان (به خصوص ساختمان‌های فولادی) به دلیل مقاومت و شکل‌پذیری بالایی که دارند، ضروری نیست. اما در صورتی که مقاوم‌سازی را جدی نگیرید، آسیب‌های غیرقابل جبرانی به شما تحمیل خواهد شد و ممکن است هزینه‌های بالایی را متحمل شوید. از مهم‌ترین آسیب‌هایی که در صورت استفاده از فولاد معمولی ممکن است بروز دهد می‌توان به خوردگی، آسیب‌دیدگی سازه تحت تاثیر بارهای لرزه‌ای و کمانش موضعی فولاد مورد استفاده اشاره کرد.
در ساختمان‌هایی که براساس آیین‌نامه‌های قدیمی ساخته شده‌اند، مقاومت جانبی و به خصوص مقاومت در برابر زلزله خیلی پایین است. در صورتی که به این موضوع توجه نشود می‌تواند خسارات جبران ناپذیر مالی و جانی به بار بیاورد. به این نکته توجه داشته باشید که مقاوم‌سازی ساختمان و رفع ضعف‌های آن خیلی به صرفه‌تر و اقتصادی‌تر از بازسازی آن است.
مطالعه بیشتر: سازه‌ای امن با انتخاب بهترین روش‌های مقاوم‌سازی اتصالات بتنی
چه عواملی در انتخاب روش مقاوم‌سازی موثر هستند؟
در هنگام انتخاب روش مقاوم‌سازی ساختمان باید به موارد زیر توجه داشته باشید:
- مدت زمان موردنیاز برای مقاوم‌سازی
- هزینه‌های مقاوم‌سازی
- شدت نیروهای جانبی وارده بر ساختمان
- سنجش شرایط توسط کارفرما
- مدت زمان ایجاد اختلال در بهره‌برداری از ساختمان در حین انجام مقاوم‌سازی
- قابل سکونت بودن یا نبودن ساختمان برای اعضا
- نوع، میزان و قیمت مواد مورد مصرف
فولاد پر مقاومت چیست؟
فولاد پرمقاومت یکی از مصالحی است که برای افزایش مقاومت ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد به نام High Speed Steel یا HSS نیز شناخته می‌شود و برای تولید آن علاوه بر آهن و کربن از عناصری مثل کروم، مس، منگنز، مولبیدن، نیکل و فسفر استفاده می‌شود. همچنین در این محصول مقدار کربن نیز بیشتر است. سپس تحت عملیات گرمایی و عملیات استحکام رسوبی، این نوع فولاد تولید خواهد شد. وجود عناصر آلیاژی در این نوع فولاد باعث شده که قیمت آن نسبت به فولادهای معمولی بیشتر باشد.
انواع روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان
روش‌های مختلفی برای افزایش مقاومت ساختمان وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خودشان را دارند. برای مثال روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان‌هایی که اسکلت فولادی دارند با ساختمان‌هایی که اسکلت بتنی دارند متفاوت است. در صورتی که ساختمان با اسکلت بتنی ساخته شده باشد، نمی‌توانید برای آن از مهاربند استفاده کنید و باید از روش‌های دیگری مثل دیوار برشی استفاده کنید. با این وجود استفاده از مهاربند یکی از روش‌های متداول برای افزایش مقاومت ساختمان‌هایی است که اسکلت فلزی دارند.
برخی از روش‌های افزایش مقاومت ساختمان به شرح زیر هستند:
- پوشش و غلاف فولادی
- لایه‌های پوششی بتنی با ملات مسلح
- بادبندهای هم محور یا برون محور فولادی
- ورق‌های پوششی یا غلاف FRP
- استفاده از پس کشیدگی
- میراگرهای اصطکاکی، هیسترزیس و ویسکوالاستیک
- استفاده از دیوار برشی
- جدایش گرهای پایه
- استفاده از میان قاب با مصالح بنایی
مقاوم سازی ساختمان با استفاده از فولاد پر مقاومت (HSS)
تولید فولاد پر مقاومت از حدود ۵۰ سال پیش گسترش یافت. این نوع فولاد مقاومت بسیار بالا و شکل پذیری قابل قبولی دارد. برای تولید این نوع فولاد از مکانیسم‌های تشکیل محلول جامد، ریز کردن دانه‌ها و ایجاد رسوبات با عناصر میکروآلیاژی به صورت همزمان استفاده می‌شود. در صورتی که مشخصات این نوع فولاد و تایید قابلیت استفاده از آن را مورد بررسی قرار دهید، به راحتی می‌توانید متوجه صرفه اقتصادی استفاده از آن شوید.
در سال‌های اخیر نیز نسل جدیدی از این نوع فولاد توسط افراد متخصص به وجود آمده است که باعث می‌شود عکس‌العمل آن در برابر بارهای جانبی افزایش یابد. همچنین مشخصات تنش-کرنش آن نیز تفاوت زیادی با فولادهای سنتی دارد. در مقایسه با فولاد نرمه، این نوع فولاد مقاومت بیشتری در برابر پوسیدگی هم دارد و از مقاومت بالایی هم برخوردار است. فولاد پرمقاومت در برابر کشش مقاوم است و خاصیت جوش‌پذیری بالایی هم دارد. تمامی این مشخصات باعث شده که یکی از بهترین گزینه‌ها برای استفاده در صنعت ساخت‌و‌ساز باشد.
مزایای مقاوم سازی ساختمان با فولاد پر مقاومت
- صرفه‌جویی در هزینه‌ها
- نصب آسان
- کاهش هزینه‌های حمل‌و‌نقل
- کاهش وزن کلی ساختمان
- زیباتر شدن سازه به دلیل سبک و نازک بودن
- صرفه‌جویی در مصرف فولاد
- مناسب برای محیط زیست
- کوچک‌تر شدن مقاطع طراحی
- کاهش زمان ساخت‌و‌ساز
- افزایش کیفیت ساخت‌و‌ساز
مطالعه بیشتر: مقاوم سازی ساختمان با FRP
مقاوم سازی ساختمان با استفاده از فولاد پرمقاومت در ساختمان‌های قدیمی
مواردی که در این مقاله به بررسی آنها پرداختیم بیشتر برای ساختمان‌های نوساز مورد استفاده قرار می‌گیرد اما برای مقاوم سازی خانه‌های قدیمی باید چکار کنیم؟ ساختمان‌هایی که براساس آیین‌نامه‌های قدیمی طراحی و ساخته شده‌اند، مقاومت کمتری در برابر زلزله و بلایای طبیعی دارند. بهترین راه‌حل برای این ساختمان‌ها این است که نقاط ضعف آن را پیدا کرده و آنها را برطرف کنید.
سخن نهایی
با افزایش روزافرون ساخت‌و‌ساز و پیشرفت‌های تکنولوژي، روش‌های مختلفی برای افزایش مقاومت ساختمان نیز به وجود آمده است. تولید فولاد پرمقاومت که خصوصیات و ویژگی‌های بهتری نسبت به فولاد نرمه دارد هم یکی از این روش‌ها است. با توجه به ویژگی‌های مثبت این نوع فولاد روز‌به‌روز تقاضا برای آن در حال افزایش است و افراد زیادی به خرید آن علاقه دارند.
سوالات متداول
فولاد پرمقاومت چیست؟
یکی از مصالحی است که برای بالابردن مقاومت ساختمان استفاده می‌شود.
فولاد به چند دسته تقسیم می‌شود؟
فولاد به چهاردسته فولاد کربن، آلیاژی، ضدزنگ و ابزار دسته‌بندی می‌شود.
در ساخت فولاد پرمقاومت از چه ترکیباتی استفاده می‌شود؟
در تولید این فولاد از آهن، کربن، مس، کروم، نیکل، فسفر و عناصر دیگر استفاده می‌کنند.