تاريخچه سازه هاي فولادي
استفاده از فلز به عنوان مصالح سازه اي ، به ساخت يك پل قوسي در
انگلستان به دهانه 30 متر با استفاده از اعضاي چدني بين سال هاي 1777 تا 1779 بر
مي گردد. بين سالهاي 1780 تا 1820 ميلادي ، پل هاي چدني متعددي به همين شيوه ساخته
شد . تير اصلي اين پل ها خراپاهاي قوسي با اعضايي از جنس چدن بود . چدن براي
ساخت زنجيرها و آويزهاي پل هاي معلق اوليه تا حدود سالهاي 1840 مورد استفاده قرار
مي گرفت .
حدودا از سال 1840، به تدريج آهن كم كربن (چكش خوار ) جايگزين چدن
معمولي درامر ساختمان سازي شد . قديميترين مثال مهم دراين زمينه ، پل چهار دهانه
بريتانيا در ويلز با دهانه هاي 70،140،140،70 متر مي باشد كه براي ساخت آن از ورق
ها و نبشي هايي از جنس آهن كم كربن استفاده گرديد.
با توليد و نورد نيمرخ هاي مختلف ازجنس چدن و آهن كم كربن ، استفاده
از اين دو فلز ، گسترش بيشتري يافت . نورد ميلگرد ها درسال 1780 و نورد ريل ها در
سال 1820 شروع شد كه نهايتا به نورد نيمرخ هاي I شكل درسال 1870 انجاميد .
ابداع روش بسمر درسال 1855 و توسعه و تكامل
آن درسال 1870 ، باعث افزايش كاربرد چدن و مشتقات آن درساختمان گرديد . ازسال 1890
به تدريج فولاد جايگزين آن كم كربن درامر ساختمان سازي شد . درحال حاضر فولاد از
عمده ترين مصالح ساختماني مي باشد كه با تنش هاي جاري شدن (تسليم ) ، 2400 تا 7000
كيلوگرم برسانتي متر مربع به منظورهاي مختلف توليد مي شود . مشخصات انواع مختلف
فولاد و خواص آنها دربخش هاي ديگر همين فصل مورد بررسي قرار مي گيرد .
ساختمان هاي فولادي
سازه هاي فولادي به سه گروه اساسي طبقه
بندي مي شوند :
الف : سازه هاي قاب بندي شده كه مجموعه اي اعضاي محوري ، خمشي و يا
محوري – خمشي مي باشند .
ب : سازه هاي پوسته اي كه دراعضاي آنها نيروي محوري قالب است .
پ : سازه هاي معلق كه دراعضاي آنها نيروي كششي حاكم است .
سازه هاي قاب بندي شده
اكثر سازه هاي ساختمان هاي متداول داراي
اسكلت قاب بندي شده مي باشند . سازه هاي قاب بندي شده تركيبي از تيرها و ستون ها
مي باشند كه با استفاده از اتصالات صلب و يا ساده به يكديگر متصل شده اند . سازه
هاي قاب بندي شده ممكن است به صورت ساختمان هاي چند طبقه و درشكل 1-2 مثال هايي از
ساختمان هاي صنعتي نشان داده شده است . به طور كلي سازه هاي قاب بندي شده از تركيب
دو سري قاب صفحه اي عمود برهم بوجود آمده و تشكيل قاب فضايي را مي دهند . ليكن
عملكرد قاب هاي موجود درهر امتداد تأثيري بر عملكرد قاب هاي امتداد ديگر ندارد .
بنابراين تحليل قاب هاي هر امتداد به طور مستقل به صورت صفحه اي انجام مي شود .
قاب هاي ساختماني بايد قادر به حمل نيروهاي قائم و جانبي باشند . براي حمل بارهاي
جانبي يا از اتصالات صلب (شكل 1-1-الف ) و يا ازسيستم مهاربندي (شكل 1-1-ب)
استفاده مي شود . پل ها نيز از انواع سازه هاي قاب بندي شده هستند كه درشكل 1-3
مثال هايي از آنها نشان داده شده است .
سازه هاي پوسته اي
سازه هاي پوسته اي به صور گوناگون از قبيل منابع نگهداري مايعات و
گازهاي تحت فشار ، سيلور ها ، سقف هاي گنبدي و موارد مشابه درعمل مورد استفاده
قرار مي گيرند كه درشكل 1-4 مثال هايي از كاربرد آنها نشان داده شده است . مشخصه
اصلي اين سازه ها اين است كه فضاكار مي باشند يعني به علت اندركنش اجزاي موجود
درامتداد هاي مختلف ، نمي توان آنها را بصورت تركيبي از سازه هاي صفحه اي درنظر
گرفت و براي تحليل بايد كل سازه به عنوان يك مجموعه واحد طراحي شود . تحليل و
طراحي چنين سازه هايي احتياج به مهارت هاي ويژه اي دارد كه هدف از اين كتاب
پرداختن به چنين موضوعاتي نمي باشد .
مقاومت درمقابل بارهاي جانبي مقاومت
درمقابل بارهاي قائم
الف – اتصالات صلب ب – قاب مهاربندي شده