ساخت اسکلت فلزی ساختمان؛ مراحل طراحی و اجرا

اسکلت فلزی، یکی‌از بهترین انواع اسکلت‌ها برای ساختمان است و مزیت‌‌های بسیاری نسبت‌به‌ اسکلت بتنی دارد. البته طراحی، ساخت و اجرای این نوع اسکلت پیچیده است، باید بادقت بالا و محاسبات دقیق انجام شود و به‌تیم باتجربه‌و متخصص نیاز دارد. قطعات اسکلت فلزی ساختمان یا به‌صورت پیش‌ساخته در کارخانه آماده می‌شوند و درمحل پروژه فقط با پیچ و مهره مونتاژ می‌شوند یا در محل پروژه به‌اندازه‌های موردنیاز برش می‌خورند و با جوشکاری به‌یکدیگر متصل می‌شوند. در این مقاله اطلاعاتی که لازم است درباره طراحی و اجرای این نوع اسکلت‌ها داشته باشید را ارائه می‌دهیم.

دلایل استفاده از اسکلت فلزی در سازه

اسکلت فلزی برای سازه‌های بزرگ و سنگین هم از جنبه‌اقتصادی و هم از جنبه‌فنی و مهندسی مزیت‌های بسیاری دارد. مقاومت بالا دربرابر بارهای وارد بر ساختمان و کیفیت این نوع اسکلت دلایل روشن کاربردی بودن اسکلت فلزی برای ساختمان‌ها هستند.

باوجوداینکه، قیمت آهن‌ و پروفیل‌های فولادی از بتن و سایر مصالح ساختمانی بالاتر است، اما با برآوردی کلی می‌توان متوجه شد که اجرای اسکلت فولادی برای پروژه‌های بزرگ صرفه اقتصادی بیشتری دارد. این نوع اسکلت سبک است، سریع اجرا می‌شود، پروفیل‌های آن تا همیشه ارزشمند و قابل بازیافت هستند و امکان توسعه پروژه‌ در آینده را فراهم می‌کنند. یعنی اگر بخواهید در آینده فضاهای جدیدی به ‌ساختمان کنونی اضافه کنید، فقط کافی است پروفیل‌های جدید را به ‌اسکلت کنونی با پیچ و مهره یا جوشکاری متصل کنید.

 از دید فنی و مهندسی، اسکلت فلزی بخاطر وزن پایین‌تر و اشغال فضای کم‌تر گزینه مناسبی برای استفاده است. با استفاده از این نوع اسکلت می‌توان ساختمان‌های پیچیده و طرح‌های نمای خاص را نیز اجرا کرد. همچنین به‌دلیل اهمیت دقت در ساخت اجزای اسکلت فلزی، کیفیت کلی سازه افزایش پیدا می‌کند و همه‌ بخش‌های سازه با رعایت جزئیات کامل ساخته می‌شود.

مزایای استفاده از اسکلت فلزی

سازه‌هایی که با اسکلت فلزی ساخته می‌شوند، مزیت‌های مختلفی نسبت‌به‌سازه‌های دارای اسکلت بتنی دارند. در ادامه این مزیت‌ها را توضیح می‌دهیم تا متوجه شوید چرا در بسیاری از سازه‌ها، استفاده از اسکلت فلزی در اولویت قرار می‌گیرد.

• تیرها و ستون‌های فلزی فضای کم‌تری را اشغال می‌کنند. به‌همین‌دلیل فضای مفید داخل ساختمان بیشتر می‌شود.
• اجرای اسکلت فلزی مدت کم‌تری طول می‌کشد و مثل اسکلت بتنی به‌صرف زمان برای عمل‌آوری نیازی ندارد.
• در اسکلت‌های فلزی امکان اجرای دهانه‌های بزرگ بدون نیازبه ‌ستون میانی وجود دارد.
• فضای کارگاهی موردنیاز برای اسکلت فلزی کم‌تر از اسکلت بتنی است و آلودگی و مزاحمت کم‌تری برای محیط اطراف ساختمان ایجاد می‌کند.
• اجرای اسکلت فولادی برای سازه‌های مرتفع ساده‌تر و سریع‌‌تر از سایر انواع اسکلت انجام می‌شود.

مراحل طراحی اسکلت فلزی

پیش‌از شروع طراحی اسکلت فولادی باید اطلاعاتی از جنبه‌های مختلف پروژه جمع‌آوری کنید و براساس آن، اسکلت مناسب برای سازه موردنظر را طراحی کنید. مراحل طراحی اسکلت فلزی شامل گام‌هایی است که در ادامه توضیح می‌دهیم.

• جمع‌آوری آوری اطلاعات اولیه شامل پلان معماری ساختمان، تعداد طبقات، کاربری ساختمان، شرایط محیطی ساختمان، نوع خاک و گزارش مکانیک خاک
• انتخاب سیستم سازه‌ای مناسب مثل قاب فولادی خمشی، ساده یا مرکب
• مدلسازی سازه در نرم‌افزارها
• تعیین انواع بارهای مرده و زنده وارد برسازه
• طراحی اجزای اسکلت شامل تیرها، ستون‌ها و مهاربندها
• طراحی اتصالات و نوع آن‌ها مثل پیچ‌ومهره یا جوشکاری
• کشیدن نقشه اجرایی سازه و دریافت تأییدیه از نهادهای مربوطه

نکات مهم در طراحی اسکلت فلزی

طراحی اسکلت فلزی کاری پیچیده است و باید توسط مهندسان متخصص و باتجربه‌ در این زمینه انجام شود. این افراد به‌خوبی می‌دانند چطور باید اسکلت فولادی را طراحی کنند تا در فرآیند دریافت مجوزها و همچنین ساخت و اجرای اسکلت به‌چالشی برنخورند. در ادامه تعدادی از نکاتی که باید در حین طراحی این نوع اسکلت رعایت شود را توضیح می‌دهیم.

• هنگام طراحی به‌جزئیات مقررات ملی ساختمان و آیین‌نامه‌های مربوط‌ به ‌آن توجه داشته باشید.
• طراحی را براساس نیازهای پروژه و امکانات انجام دهید. مثلا گاهی امکان سفارش اسکلت فلزی پیش‌ساخته به‌کارخانه وجود ندارد و اسکلت باید در کارگاه ساخته شود.
• سیستم سازه‌ای را باتوجه‌به ‌نوع و نیاز پروژه انتخاب کنید. سیستم‌های ساده صرفه اقتصادی بیشتری دارند و سیستم‌های مرکب برای پروژه‌های بزرگ و سنگین مناسبند.

• هنگام تعیین بارهای وارد بر سازه، نیروهای خاص مثل زلزله، باد یا برف را نیز در نظر بگیرید.
• محل مناسب اجزای مختلف سازه را طوری تعیین کنید که بارها به‌صورت متعادل بین تیرها تقسیم شوند. مطمئن شوید در هیچ نقطه‌ای از اسکلت تمرکز تنش وجود ندارد.
• مقاطع فولادی در سایز مناسب را برای سازه در نظر بگیرید. انتخاب مقاطع بزرگ برای بزرگ‌نمایی سازه یا مقاطع کوچک برای کاهش هزینه‌ها در طراحی اسکلت فلزی اشتباه است.
• برای انتخاب نوع اتصالات (جوشی یا پیچی) به ‌شرایط سازه و امکاناتی که در اختیار دارید، توجه داشته باشید.
• خیز تیرها را به‌دقت بررسی کنید. این کار به‌خصوص در دهانه‌های بزرگ یا تیرهای طویل اهمیت دارد.
• درصورت احتمال تغییر کاربری سازه در آینده، این تغییرات را نیز در طراحی در نظر بگیرید.

مراحل ساخت اسکلت فلزی

فرآیند ساخت اسکلت فلزی یا در کارخانه‌های تولیدکننده پروفیل‌های فولادی انجام می‌شود یا در کارگاه‌های نزدیک به‌محل ساختمان. اگر قطعات در کارخانه تولید شده باشند، همه چیز مطابق با محاسبات است و مهندسان فقط باید بر اتصال و مونتاژ قطعات نظارت داشته باشند. اما برای ساخت قطعات اسکلت فلزی در کارگاه‌ها، باید زمان بیشتری صرف کرد. در ادامه مراحل ساخت اسکلت فلزی را توضیح می‌دهیم.

• بررسی نقشه اسکلت فلزی
• برشکاری مقاطع فولادی براساس نقشه با دقت بالا
• آماده‌سازی قطعات اسکلت فولادی برای پیچ یا جوش (ایجاد سوراخ در محل اتصال قطعاتی که باید با پیچ و مهره به‌هم متصل شوند)
• مونتاژ اولیه قطعاتی که امکان جابجایی آن‌ها بعد از مونتاژ وجود دارد
• تمیزکاری و زنگ‌زدایی قطعات
• رنگ‌آمیزی و ایجاد پوشش ضد زنگ برای قطعات
• شماره‌گذاری قطعات به‌عنوان راهنمای نصب آن‌ها در پروژه
• کنترل کیفیت نهایی و بسته‌بندی قطعات (در محل‌های حساس برای پیشگیری از آسیب از تسمه یا یونولیت در بسته‌بندی‌ها استفاده می‌شود)
• انتقال به‌محل پروژه و آماده‌سازی برای نصب  

مراحل اجرای اسکلت فلزی

آخرین بخش از فرآیند ساخت اسکلت فلزی، اجرای آن است. اجرای سازه فولادی پیچیده‌تر از اسکلت بتنی است و به‌همین‌خاطر هزینه بالاتری دارد. در ادامه مراحل اجرای اسکلت فلزی را به‌صورت خلاصه توضیح می‌دهیم:

• حمل و نقل اجزای اسکلت فلزی با استفاده از تریلی‌های کفی و 10 چرخ انجام می‌شود و هنگام تخیله از جرثقیل یا لیفتراک برای خالی کردن پروفیل‌های آماده استفاده می‌کنند.
• پیش از شروع فرآیند نصب اسکلت فولادی، بیس پلیت‌ها باید آماده شوند و بتن آن‌ها کامل خشک شده باشد.
• تیرها و ستون‌ها به‌ترتیب طراحی در سازه نصب می‌شوند. اول تیرها و ستون‌های اصلی، سپس تیرهای فرعی و در نهایت بادبندها نصب می‌شوند. برای نصب، جرثقیل قطعات را بالا می‌برد و نصاب آن را هدایت می‌کند، در محل تعیین‌شده قرار می‌دهد و از جرثقیل پیاده می‌کند.
• مطابق با نقشه، جوشکاری یا اتصال با پیچ و مهره در محل‌های تعیین‌شده انجام می‌شود.
• شاقول بودن تیرها و ستون‌ها با ابزارهایی مثل دوربین نقشه‌برداری یا تراز لیزری انجام چک می‌شود.
• بخش‌های اتصالات یا جاهایی که در کارخانه رنگ‌آمیزی نشده‌اند، با پوشش ضدزنگ کاور می‌شوند.

نکات مهم در ساخت و اجرای اسکلت فلزی

اجرای اسکلت فلزی با دقت پایین یا استفاده از افراد نابلد و بی‌تجربه‌برای این کار، به‌صورت مستقیم روی امنیت سازه و ساکنان آن تأثیر می‌گذارد. لیست مهم‌ترین نکاتی که در حین ساخت و اجرای اسکلت فلزی باید رعایت کنید، عبارتند از:

• اجزای اسکلت را دقیقا مطابق با نقشه بسازید. حتی بعد از تحویل تیرها و ستون‌ها و بادبندها، مجدد آن‌ها را بررسی کنید تا با نقشه مطابقت داشته باشند؛ درصورت وجود مشکل، قطعات را برگردانید.
• بهتر است برش و سوراخکاری را با تجهیزات پیشرفته انجام دهید تا دقت کار بالا باشد. گیوتین و دستگاه CNC بهترین انتخاب برای قطعات فولادی هستند.
• باتوجه‌به ‌شرایط پروژه روش مناسب برای جوشکاری را انتخاب کنید.
• فقط با جوشکارهای دارای مدرک و کارکشته همکاری کنید.
• رنگ‌آمیزی و ضدزنگ کردن پروفیل‌ فولادی، به‌خصوص در محل اتصالات و جوشکاری را جدی بگیرید.

• باتوجه‌به‌ وزن پروفیل‌های فولادی، از جرثقیل‌های مناسب برای جابه‌جایی آن‌ها استفاده کنید.
• قبل از نصب اسکلت فولادی از تراز و شاقول بودن فونداسیون و بیس پلیت‌ها مطمئن شوید.
• ابتدا با اتصال موقت، اجزای اسکلت را فیکس کنید تا تکان نخورند. بعد از آن به‌سراغ جوشکاری کامل یا نصب همه پیچ ‌و مهره‌ها بروید.
• فرآیند نصب اسکلت را از طبقه هم‌کف و از دهانه‌های وسطی شروع کنید.
• از مهندس ساختمان بخواهید بر تمام جزئیات فرآیند اجرا نظارت داشته باشد. اجازه ندهید هیچ کاری بدون نظارت یا تأیید مهندس انجام شود.

چالش ها و راهکارهای طراحی، ساخت و اجرای اسکلت فلزی

اگر منابع و امکانات کافی در اختیار نداشته باشید، اجرای اسکلت فلزی چالش‌های مختلفی خواهد داشت که کنترل بسیاری از آن‌ها از دستتان خارج می‌شود.

اولین چالش اجرای اسکلت فلزی، نیاز آن به‌دقت بالاست. کوچک‌ترین خطا و بی‌دقتی در بخش‌های مختلف چنین پروژه‌ای، ممکن است خسارت‌های جبران‌ناپذیری در آینده ایجاد کند. برای اطمینان از به ‌حداقل رسیدن احتمال خطا در اسکلت فلزی، از نرم‌افزارهای دقیق برای طراحی و محاسبات استفاده کنید.

کیفیت متریال مورداستفاده در اسکلت فلزی از دیگر نکات مهم است. استفاده از پروفیل‌هایی که با فولاد غیراستاندارد ساخته شده‌‌اند یا استانداردهای لازم در ساخت آن‌ها رعایت نشده است، باعث چالش در شاقول بودن تیرها و ستون‌ها یا مشکل در اتصالات می‌شود. پس باید پروفیل‌های فولادی را از کارخانه‌های معتبر خریداری کنید تا از کیفیت ساخت و متریال به‌کاررفته در آن‌ها اطمینان داشته باشید.

همکاری با افراد حرفه‌ای و باتجربه ‌نکته دیگری است که چالش‌های بسیاری را از سر راه شما برمی‌دارد. اگر بخواهید با کارگرهای معمولی کار کنید، سرعت پروژه کم می‌شود و احتمال خطا زیاد است. اما در همکاری با افراد حرفه‌ای که به ‌فرآیندها، قوانین و استانداردها آشنا هستند، همه چیز مطابق با روال پیش می‌رود و کار در کوتاه‌ترین زمان ممکن به‌پایان می‌رسد.

نکات کلیدی برای انتخاب پیمانکار ساخت و اجرای اسکلت فلزی

انتخاب پیمانکار مناسب برای پروژه با کیفیت پروژه انجام‌شده، سرعت پیش رفتن پروژه و آسایش خاطر شما به‌عنوان مدیر یا مالک ارتباط مستقیم دارد. به‌همین‌دلیل لازم است روی انتخاب این فرد حساس باشید و نکاتی که در ادامه توضیح می‌دهیم را در نظر بگیرید:

• سوابق کاری و رزومه متقاضیان را بررسی کنید و کسی را انتخاب کنید که تجربه ‌چند پروژه موفق اجرای اسکلت ساختمانی را در سوابق خود داشته باشد.
• در صورت امکان نمونه کارهای قبلی پیمانکار را بررسی کنید و با کارفرماهای سابق او صحبت کنید.
• مطمئن شوید پیمانکارهایی که انتخاب می‌کنید، مهارت کار با تجهیزات و امکانات پروژه شما را دارند.
• قرارداد دقیقی با پیمانکار ببندید که در آن مدت زمان کار، شرح وظایف، زمان تحویل پروژه و دستمزد مشخص است.
• فردی را انتخاب کنید که در محیط کار اخلاق را رعایت می‌کند، همیشه در دسترس است و به ‌توصیه‌های شما گوش می‌دهد.

فراموش نکنید که حتی در صورت انتخاب بهترین پیمانکارها برای اجرای اسکلت فلزی یا سایر بخش‌های ساختمان، باز هم خودتان باید بر کار آن‌ها نظارت داشته باشید. انتخاب پیمانکار حرفه‌ای کار شما را راحت می‌کند اما به‌معنای رها کردن کامل پروژه نیست!