سازه فلزی به سازه‌هایی اطلاق می‌شود که از جنس فلزات مختلف مانند فولاد، آهن و آلومینیوم ساخته شده‌اند. این سازه‌ها از قطعات فلزی تشکیل شده‌اند که با هم به‌صورت اتصالات مختلف متصل می‌شوند و به شکل‌ها و ابعاد مختلفی طراحی می‌شوند. سازه‌های فلزی به دلیل ویژگی‌های متمایزی که فلزات دارند نظیر مقاومت بالا در برابر نیروها و خلق شکل‌های پیچیده، در صنعت ساخت‌وساز بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها به‌عنوان بخشی از ساختمان‌های تجاری، صنعتی، ورزشی و بسیاری دیگر از سازه‌ها استفاده می‌شوند.
مراحل طراحی سازه فلزی به‌صورت کلی شامل مراحل زیر می‌شود:
در این مرحله، نیازها و مشخصات موردنیاز برای سازه فلزی بررسی می‌شوند. این شامل مطالعه بارهای عملکردی، بررسی محیط کار، استفاده از سازه و دیگر موارد مرتبط است. در این مرحله، همکاری با مشتری و متخصصان مرتبط جهت جمع‌آوری اطلاعات دقیق از اهمیت بالایی برخوردار است.
پس از بررسی نیازها، شکل و ساختار کلی سازه بر اساس اطلاعات و مشخصات تعیین می‌شود. در این مرحله، انواع اتصالات، ابعاد مؤثر قطعات و نوع جنس فلزی مورد استفاده بررسی می‌شوند. عواملی مانند بارها، شرایط زلزله، نیازهای عملکردی و ایمنی نیز در نظر گرفته می‌شوند.
در این مرحله، با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی و تحلیل سازه، مدل‌سازی سازه فلزی انجام می‌شود. این مدل‌سازی شامل تعیین ابعاد و خواص مکانیکی قطعات، ایجاد اتصالات، تعیین بارهای عملکردی و اعمال شرایط مرزی مورد نظر است. سپس با استفاده از روش‌های تحلیلی مانند المان محدود، رفتار و عملکرد سازه بررسی می‌شود.
در این مرحله، بر اساس مدل‌سازی و تحلیل سازه، اجزاء فلزی موردنیاز برای سازه طراحی می‌شوند. این شامل تعیین ابعاد و ضخامت قطعات، تنظیم شکل و تراکم اجزا، و تعیین اتصالات و جزئیات مفصل قطعات است. در این مرحله، استفاده از نرم‌افزارهای طراحی و تحلیل، همراه با رعایت استانداردها و قوانین مربوطه از اهمیت بالایی برخوردار است.
پس از طراحی اجزاء فلزی، نقشه‌های معماری، نقشه‌های سازه و نقشه‌های اجرایی برای سازه فلزی تهیه می‌شوند. این نقشه‌ها شامل نقشه‌های تفصیلی اجزاء فلزی، نقشه‌های جزئیات اتصالات و نقشه‌های مربوط به سایر جزئیات مهم سازه است.
در این مرحله، سازه فلزی بر اساس نقشه‌های تهیه شده ساخته و نصب می‌شود. اجرای صحیح و دقیق سازه، توسط تیم‌های متخصص انجام می‌شود و رعایت استانداردها و دستورالعمل‌های ایمنی از اهمیت بالایی برخوردار است.
در هر مرحله از طراحی و اجرا، بازرسی و کنترل کیفیت صورت می‌گیرد. این شامل بررسی دقیق اجزاء، جوش‌ها، اتصالات و کیفیت عمومی سازه است. بازرسی و کنترل کیفیت برای اطمینان از سازگاری سازه با استانداردها و مشخصات موردنیاز است.
با رعایت این مراحل و استفاده از روش‌ها و ابزارهای مناسب، طراحی سازه فلزی به شکل بهینه و با کیفیت انجام می‌شود. همچنین، تجربه و دانش متخصصان در طراحی و اجرا نقش بسیار مهمی در موفقیت طرح سازه دارد.
سازه‌های فلزی در صنایع و زمینه‌های مختلف کاربردهای بسیاری دارند. در زیر، به مهم‌ترین کاربردهای سازه فلزی به همراه توضیحات و جزئیات می‌پردازیم:
سازه‌های فلزی در ساختمان‌های تجاری و صنعتی نظیر کارخانه‌ها، انبارها، سوله‌ها و پارکینگ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به علت مقاومت بالا در برابر بارها و قابلیت سازگاری با طرح‌های پیچیده، سازه‌های فلزی به‌عنوان یک گزینه اقتصادی و کارآمد در این نوع ساختمان‌ها موردتوجه قرار می‌گیرند.
سازه‌های فلزی در ساخت پل‌ها، تونل‌ها، پلکان‌ها و سایر سازه‌های راه‌سازی استفاده می‌شوند. به دلیل مقاومت بالا در برابر بارها و قابلیت شکل‌دهی به‌صورت پیچیده، سازه‌های فلزی قابلیت ایجاد پل‌ها با اسپن‌های بلند و طولانی را فراهم می‌کنند.
سازه‌های فلزی در ساختمان‌های ورزشی نظیر استادیوم‌ها، سالن‌های ورزشی و سایر تجهیزات ورزشی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با قابلیت تحمل بارهای زیاد و ایجاد فضای باز بدون ستون‌های تعریض کننده، سازه‌های فلزی انعطاف‌پذیری لازم برای این نوع ساختمان‌ها را دارا هستند.
سازه‌های فلزی در ساخت سوله‌ها و ساختمان‌های کشاورزی نظیر نگهداری از محصولات کشاورزی و دامداری مورد استفاده قرار می‌گیرند. سازه‌های فلزی به دلیل قابلیت سازگاری با محیط‌های مختلف و مقاومت در برابر عوامل محیطی انتخاب مناسبی برای این نوع سازه‌ها هستند.
در صنعت نفت و گاز، سازه‌های فلزی برای ساختمان‌های پالایشگاهی، تأسیسات نفت و گاز، سیستم‌های لوله‌کشی و ساختمان‌های مرتبط استفاده می‌شوند. به دلیل مقاومت بالا در برابر نیروها و خلق شکل‌های پیچیده، سازه‌های فلزی در این صنعت به‌عنوان یک گزینه مناسب شناخته شده‌اند.
سازه‌های فلزی در ساخت سد‌های دریایی، بنادر، بناهای دریایی و سایر سازه‌های مرتبط با دریا استفاده می‌شوند. مقاومت بالا در برابر نیروهای خارجی مانند نیروی موج، نیروی جریان و خوردگی شوری دریا، سازه‌های فلزی را به گزینه‌ای مناسب برای این نوع سازه‌ها تبدیل کرده است.
به طور خلاصه، سازه‌های فلزی در صنایع مختلف نظیر ساختمان، نفت و گاز، راه‌سازی، ورزشی، کشاورزی و دریایی به‌منظور ایجاد سازه‌های قوی، اقتصادی و با طراحی مناسب استفاده می‌شوند.
سازه‌های فلزی دارای مزایا و معایبی هستند که در زیر به‌صورت کامل و دقیق توضیح داده می‌شوند:
سازه‌های فلزی به دلیل خاصیت مقاومت فلزات در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی، قابلیت تحمل بارهای زنده و ساکن بالا را دارند. این ویژگی باعث می‌شود که سازه فلزی قادر به تحمل فشار، کشش، خمش و تغییر شکل باشد.
سازه‌های فلزی به دلیل استفاده از قطعات قابل‌تولید صنعتی و اتصالات مکانیکی، روند اجرا و نصب سریع‌تر و ساده‌تر است. این ویژگی باعث کاهش زمان اجرا و هزینه‌های مرتبط با نیروی انسانی می‌شود.
سازه‌های فلزی قابلیت اصلاح و تغییر در طول عمر سازه را دارند. این به معنای امکان اضافه‌کردن بخش‌های جدید، تغییر شکل سازه و بهبود عملکرد آن است. این انعطاف‌پذیری می‌تواند از هزینه و زمان مرتبط با بازسازی کامل سازه صرفه‌جویی کند.
فلزات به‌راحتی قابل‌بازیافت هستند و قابل‌استفاده مجدد در طول عمر سازه هستند. این ویژگی باعث کاهش آلایندگی محیط‌زیست و بهبود پایداری سازه‌ها می‌شود.
سازه‌های فلزی با توجه به‌سرعت اجرا و استفاده از قطعات آماده صنعتی، به طور کلی هزینه و زمان کمتری نسبت به سازه‌های دیگر دارند. همچنین، به دلیل خاصیت قابل‌بازیافت فلزات، هزینه‌های مربوط به دفع و مدیریت پسماندها کاهش می‌یابد.
