امروزه با پیشرفت علوم و تکنولوژی نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه فلزی رخ نموده است. عامل زمان در ساخت سازه فلزی ها اهمیت دوچندان یافته و این امر گرایش به سازه فلزی های پیش ساخته را افزایش داده است همچنین با افزایش جمعیت جوامع بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیار پیدا کرده است 

امروزه با پیشرفت علوم و تکنولوژی نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه فلزی رخ نموده است. عامل زمان در ساخت سازه فلزی ها اهمیت دوچندان یافته و این امر گرایش به سازه فلزی های پیش ساخته را افزایش داده است همچنین با افزایش جمعیت جوامع بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیار پیدا کرده است .در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین مجذوب قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاکار گشته و پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه ها جسته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافتند . با انتشار این نتایج روز به روز این عرصه با اقبال بیشتری مواجه گردید به گونه ای که با گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه های فضاکار در کانون تحقیقات متخصصین و دانشجویان قرار دارد. در این مقاله منظور از عبارت سازه فضاکار سیستم های اسکلت فلزی بوده که از بافت تعداد زیادی المان یا مدول با شکلهای استاندارد به یکدیگر تشکیل می شو ند و نهایتا یک سیستم سبک و با صلبیت زیاد را ایجاد می کنند. سازه های فضاکار در اشکال بسیار متنوعی ساخته می شوندکه مهمترین آنها عبارتند از : شبکه های مسطح دو یا چند لایه، چلیک ها، گنبدها و قوس ها . علاوه بر این، سازه های فضاکار دارای بافتار متنوعی نیز می باشن د. بدین ترتیب که با تغییر در آرایش المان ها می توان بافتار جدید ایجاد کرد و بدیهی است که کارآیی هر بافتار باید در مقایسه با بافتارهای دیگر سنجیده شود. مثال های متعددی از سازه های فضاکاری که در دنیا و ایران ساخته شده است وجود دارد : از جمله استادیوم های ورزشی، مراکز فرهنگی، سالن های اجتماعات، مراکز خرید، ایستگاه های قطار، آشیانه های هواپیماها، مراکز تفریحی، برجهای رادیویی و …

 

سازه فلزی | تعریف و تاریخچه سازه های فضاکار

به سازه ای که اصولا رفتار سه بعدی داشته باشد، به طوریکه به هیچ ترتیبی نتوان رفتار کلی آن را با استفاده از یک یا چند مجموعه مستقل دوبعدی تقریب زد، سازه فضاکار نامیده می شود . با این تعریف طیف وسیعی از سازه ها یعنی حتی برخی از قوس ها و گنبدهای آجری گذشته نیز جزو سازه های فضاکار محسوب می شوند، اما در اینجا منظور سازه های سه بعدی خاص هستند که معمولا دارای اعضای مستقیم با اتصالات صلب یا مفصلی می باشند.

 

سازه فلزی | انواع سازه های فضاکار

الف – شبکه های تخت، به ترکیب یک سیستم یک یا چند وجهی با لایه های واحد شبکه گفته می شود . شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی که با تیرهای واحد متصل شده است می باشد . شبکه های تخت می توانند دارای یک، دو یا سه و حتی چند لایه باشند، ولی بیشتر به صورت دولایه مورد استفاده قرار می گیرند. شبکه های دولایه از دو صفحه موازی که بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشکیل می شوند  ) نوشین 1380 ). یک نمونه استفاده از این شبکه ها در آشیانه هواپیماها است.زمانی که اعضا در شبکه دولایه طویل شوند برای جلوگیری از خطر کمانش کردن از شبکه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به اینکه نیمی از هزینه های سازه های فضاکار را پیونده ها تشکیل می دهند این نوع سازه ها اغلب غیر اقتصادی است . نکته دیگری که در طراحی شبکه ها ی دولایه و اکثر سازه های فضاکار باید در نظر گرفت این است که برای توزیع بهتر نیرو و کششی شدن آن ستون ها در داخل شبکه قرار گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه در اطراف کنسول داشته باشیم.

 

به شبکه ای که در یک جهت دارای انحنا باشد، چلیک می گویند . این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون می باشند و روی لبه های چلیک که به تکیه گاه متصل است، قرار می گیرند . چلیک ها دارای محور می باشند( نوشین 1382 ).اگر چلیک یک لایه باشد اتصالات به شکل صلب است . چلیک ها اغلب به شکل ترکیبی استفاده می شوند و تیر کمری نقش ترکیب کردن چلیک ها به یک دیگر را بازی می کنند. نکته ای که در طراحی این نوع سازه ها باید در نظر گرفت این است که انتهای چلیک باید قوی باشد و این تقویت را می شود بوسیله تیر، تیر و ستون و شکل خورشید مانند انجام داد. انواع چلیک ها در شکل ( 4) نشان داده شده است که عبارتند از: چلیک اریبی، چلیک لَمِلا با مقاطع بیضی گون، سهمی گون، هذلولی گون و… (Lamella)

 

اگر شبکه ای در دو جهت دارای انحنا باشد، گنبد نامیده می شود . شاید رویه یک گنبد بخشی از یک کره یا یک مخروط یا اتصال چندین رویه باشد . گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار می گیرند . ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15 % قطر پایه گنبد باشد. گنبدها دارای مرکز هستند

 

انواع گنبدها

6-a یک نوع گنبد از نوع دنده ای می باشد. در صورتیکه تعداد دنده ها زیاد باشد باید گنبد به مسئله شلوغی اعضا در راس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مسئله بهتر است که برخی از دنده های نزدیک راس حذف شود (شکل 6-b-6-c ) نشان داده شده است که تعداد زیادی از گنبد دیگری به نام اشفدلر (مهندس آلمانی) در این نوع گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است . از ایرادات این گنبد می توان به مسئله شلوغی اعضا در راس اشاره کرد، که برای حل این مشکل همان راه حل بالا ارائه می شود. (شکل6-d )نمونه دیگری از گنبدها، گنبد لَمِلا است. این گنبد را می توان به نوعی ترکیبی از یک یا چند که با یکدیگر متقاطع هستند، دانست. (شکل های حلقه 6-f شکل 6-h و 6-g )انوع دیگری از خانواده ی گنبدها را به نام گنبدهای دیامتیک نشان می دهد.

در شکل های 6-I  و 6-j  نمونه دیگری از گنبدها را به نام گنبدهای حبابی ملاحظه می کنید.

در شکل های  6-l  و 6-k  نمونه دیگری از گنبدها به نام گنبدهای ژئودزیک ملاحظه می شود.

اتصالات در گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتما صلب هستند . از لحاظ پخش منظم نیرو ،گنبدهای ژئودزیک، دیامتیک و حبابی بسیار مناسب هستند.

سازه فلزی | امتیازات سازه های فضاکار

امروزه در سراسر دنیا سازه های فضاکار به سرعت در حال پذیرش و مقبولیت در بین طراحان و مهندسین سازه می باشند ؛ این امر را نمی توان فقط مرهون جذابیت و زیبایی بیشتر این سازه ها دانست، بلکه دلایل متعددی که در ذیل به پاره ای از آنها اشاره می شود در گسترش محبوبیت این سازه ها موثر بوده است:

جذابیت و زیبایی بیشتر و قابلیت ساخت انواع فرمهای دلخواه.

ذخیره مقاومتی بیشتر به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا در مقایسه با سایر سازه های متداول.

سختی و صلبیت زیاد این سقف ها قابلیت استثنایی برای حمل بارهای بزرگ متمرکز و غیر متقارن بوجود می آورد.

سیستم های فضاکار برای پوشش سالن های بزرگ اجتماعات، سالن های نمایشگاهی، ورزشگاه ها، آشیانه هواپیما، کارخانه های صنعتی، مساجد و به طور کلی تمام سازه هایی که به نحوی محدودیت تکیه گاه های میانی دارند، ایده آل بوده و در این موارد از نظر جلوه های ظاهری و مسائل سازه ای حالت منحصر بفردی را نسبت به سایر سیستم های جایگزین ایجاد می کند.

اکثر سیستم های فضاکار پیش ساخته بوده و قطعات مورد نیاز آنها انبوه سازی می شوند به همین دلیل این سیستم ها معمولا به سادگی و در زمان کوتاهی تولید و نصب می شوند.

در آخر می توان گفت که اصلی ترین علت گسترش روز افزون سازه های فضاکار در جهان، اقتصادی تر بودن این سیستم ها است.

سازه فلزی | خلاصه و نتیجه گیری

در این مقاله تلاش بر این بود که اصولی هر چند مجمل درباره سازه های فضاکار بیان شود، تا دانشجویان محققین با ا ین نوع سازه و انواع مورد استفاده آن در دنیا بیش از پیش آشنا شوند و همچنین زمینه ای باشد برای تحقیق و پژوهش بیشتر در قبال این مسئله . با توجه به قابلیت های سازه های فضاکار که در بالا بیان شده است و

از طرفی ذکر این نکته که در کشور ما پیشرفت روزافزون را شاهد هستیم استفاده از این نوع سازه ها برای پوشش دهنه های بزرگ پیشنهاد می شود هر چند که به دلیل مسائل و مشکلات اقتصادی پیشرفت های کمی در مورد نحوه ساخت و نصب و مسائل فنی و ایمنی این سازه ها صورت گرفته است اما امید است با توجه و التفاتی که استاد گرانقدر جناب آقای پروفسور نوشین به این مسئله مبذول فرموده اند شاهد پیشرفت و ترقی روزافزون و استفاده بیشتر و بهتر از این سازه ها در کشور عزیزمان ایران بشود . البته توجه به این نکته که در ایران متخصصین و اساتیدی در این زمینه کارهای بزرگی را انجام داده اند لازم و ضروری است و با ید از تجربیات آنها در این زمینه استفاده شود.

سازه فلزی | مزایای سازه های فلزی

سازه فلزی | مقاومت زیاد سازه فلزی

مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان می باشد .

سازه فلزی | خواص یکنواخت سازه فلزی

فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه می شود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث می شود .

سازه فلزی | دوام سازه فلزی

دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

سازه فلزی | خواص ارتجاعی سازه فلزی

خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی می نماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .

سازه فلزی | شکل پذیری سازه فلزی

از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.

سازه فلزی | پیوستگی مصالح سازه فلزی

قطعات فلزی با توجه به مواد متشکله آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد می گردد ، ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا” ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .

سازه فلزی | مقاومت متعادل مصالح،مقاومت سازه فلزی

مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالا تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی می نماید.

سازه فلزی | انفجار سازه فلزی

در ساختمانهای بارهای وارده توسط اسکلت ساختمان تحمل شده ، از قطعات پرکننده مانند تیغه ها و دیواره ها استفاده نمی شود . نیروی تخریبی انفجار سطوح حائل را از اسکلت جدا می کند و انرژی مخرب آشکار میشود ، ولی ساختمان کلا” ویران نخواهد گردید . در ساختمانهایی بتن مسلح خرابی دیوارها باعث ویرانی ساختمان خواهد شد .

سازه فلزی | تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی سازه فلزی

اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و …. میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .

سازه فلزی | شرایط آسان ساخت و نصب سازه فلزی

تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تمهیدات لازم قابل اجراء است .

سازه فلزی | سرعت نصب سازه فلزی

سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .

سازه فلزی | پرت مصالح سازه فلزی

با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .

سازه فلزی | وزن کم سازه فلزی

‌میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخمین زد ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .

سازه فلزی | اشغال فضا سازه فلزی

دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهای ساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .

سازه فلزی | ضریب نیروی لرزه ای سازع فلزی

حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا” بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند. عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.

سازه فلزی | اسکلت فلزی

تعریف:اسکلت بستهٔ متشکل از ستونها و تیرها ( افقی یا شیب دار ) و باد بند را قاب کامل می نامند.

توجه:قاب بدون بادبند را قاب ساده می نامند.

انواع قاب کامل در اسکلت فلزی

1)قاب با تیر های افقی:اسکلت فلزی بستهٔ است که از ستونها، تیر های افقی و بادبند تشکیل یافته است.

توجه:در ساختمان های اسکلت فلزی مرتفع ( حداقل 3 طبقه ) و یا طویل ( حداقل به طول 10 متر ) از بادبند استفاده می شود.

2)قاب با تیر های موّرب ( شیبدرا ):

الف) در حالت سوله

ب) در حالت خرپا

2-الف) قاب در حالت سوله:اسکلت فلزی بسته ای که از ستونها، تیر های موّرب ( ترک ) و بادبند تشکیل یافته است.

توجه:قاب در حالت سوله بصورت یک طبقه ساخته می شود. کابرد سوله، جهت پوشش دهانه های بزرگ ( 9 تا 60 متری و بیشتر ) استفاده می شود.

مثال: 1-کارخانه ها 2-سالنهای ورزشی 3- انبار های بزرگ 4-دامداری ها 5-آشیانه ها هواپیماها 6-کارگاهها و ….

قابها در حالت سوله، اههمّت خاصی از نظر مهندسی مدرن کسب نموده و به تدریج جایگزین ساختمانهای با پوشش خرپایی می گیرند.

فاصلهٔ قابها در حالت سوله:با توجه به اندازهٔ طول دهانه و مقدار بار وارده، فاصله هر قاب دیگر 4/5 تا 10 متر در نظر گرفته می شود.

انواع قاب شیبدار در حالت سوله

الف) قاب بدون ماهیچه ( یکنواخت )

ب) قاب با ماهیچه ( غیر یکنواخت )

1-ماهیچه در تیر مورب

2-ماهیچه در تیر موّرب و ستون

الف)قاب بدون ماهیچه ( یکنواخت ):در این قاب، مقطع ستون بصورت یکنواخت و ثابت است به بیان دیگر اندازه جان ستون،از پای ستون تا بالا ترین ارتفاع آن به یک اندازه می باشد، همچنین نمرهٔ تیر مورب ( تراورس ) از تیزه تا ستون، بصورت یکنواخت و ثابت می باشد.

توجه 1:تیر موّرب = تیر شیبدار = ترک = یال

توجه 2:تیزه = تارک

ب) قاب با ماهیچه ( غیر یکنواخت ):

1) ماهیچه در تیر موّرب:در این حالت، مقطع ستون به صورت یک نواخت و ثابت بوده ولی مقطع تیر موّرب، بطور غیر یکنواخت ساخته می شود.

2)ماهیچه در تیر موّرب و ستون:در این حالت، مقطع ستون مقطع تیر مورب، بطور غیر یکنواخت ساخته می شود.

سازه فلزی | انواع روشهای ساخت ماهیچه سوله

روش اول:

در کارگاه با استفاده از الگو، ورق فلزی را به اندازهٔ ماهیچه و تیر مایل بریده ( پلیت وسط ) سپس به پلیت بالایی و پلیت پایینی جوش می شود.

روش دوم:

1)استفاده از ورق مثلث ( پس از باز شدن بال پایینی ) روی بال پایینی و زیر جان تیر آهن.

2)استفاده از ورق مثلث، زیر بال پایینی تیر آهن ( در این حالت بال زیرین برش نمی خورد ).

توجه 1:در هر دو حالت، اتصال توسط جوش با نفوذ دو طرفه ورت می گیرد.

توجه 2:در حالت ( 1 ) از روش دو، بال پایینی تیر آهن به اندازه طول ماهیچه، برش می خورد ولی در حالت ( 2 ) از روش دوم، بال تیر آهن برش نمی خورد.

لاپه ریزی:اتصال سوله ها به یکدیگر در قسمت یالها، به وسیلهٔ پرلین ها ( لاپه ها ) صورت می گیرد.

توجه 1:فاصله تقریبی هر یک از لاپه ها از یکدیگر ( فاصله آکس تا آکس ) 100ساتی متر است.

سازه فلزی | بادبند سازه فلزی

هدف:جهت مقابله و مهار با نیروهای افقی ( باد زلزله و … ) از بادبند استفاده می شود.

1) بادبند افقی:

کاربرد:در قسمت سقف معمولاً بین دو بادبند قاعم بکار گرفته می شود.

توجه 1:بادبند افقی معمولاً از میلگرد به صورت ضرب دری ( قطری ) می باشد.

توجه2:حد اکثر مساحت هر ضربدری را 25 متر مربع در نظر می گیرند.

2)بادبند قائم:

کاربرد:باد بند قائم در بین دو ستون بکار گرفته می شود.

توجه 1:بادبند قائم یک ضلع از ساختمان، مقابل بادبند قائم در ضلع روبرویی اجرا می گردد.

توجه 2:بادبند قائم مورد استفاده در سوله ( ساختمان های طویل یک طبقه ) معمو لاً میلگرد یا نبشی می باشد.

سازه فلزی | سینه بند سوله سازه فلزی

کاربرد:جهت کاهش طول آزاد در عضوهای تحت نیروهای خمشی و فشاری سینه بند بکار گرفته می شود.

سازه فلزی | بند انبساط سازه فلزی

در سازه های قابی طویل ( حد اقل به طول 50 متر ) پیش بینی درز انبساط الزامی است ( مشروط به این که قاب، با دیوارهای مصالح بنایی در تماس باشد.)

توجه:تعداد واندازهُ ذرز انبساط، بستگی به موارد به قرار زیر دارد:

1-اندازهُ طول ساختمان 2_تغیرات درجهُ حرارت

سازه فلزی | اتصالات ستون به بیس پلیت در سوله

اتصالات پای ستون سوله با اتصالت دوگانه فرق می کند. در این نوع اتصالات، صفحهُ فلزی، بین پای ستون بیس پلیت قرار می گیرد که هدف از استفاده از صفحهُ فلزی روی بیس پلیت اسجاد انعطاف و حرکت جزیی در پای ستون می باشد.

سازه فلزی |انواع اتصالت پای سوله به بیس پلیت

1- انواع اتصال خطی ریلی:

اتصال خطی ریلی را اتصال (( مفصلی )) می نامند.در این نوع اتصال، صفحهُ زیر ستون، روی بیس پلیت، قرار می گیرد، بطوری که در محل سطح تماس این دو صفحهُ فلزی، بصورت فاق و زبانه پیش بینی می شود.( مقطع فاق و زبانه را می توان به شکل های مختلفی تنظیم نمود، از جمله مربع، مستطیل، ذوزنقه، و نیم دایره و …..)با وارد شدن نیرو، صفحهُ زیر ستون می تواند، روی بیس پلیت، بصورت ریلی حرکت کند که حرکت آن مختصر و جزیی خواهد بود.

2-اتصال نقطه ای:

این نوع اتصال تکیه گاهی را (کفشکی) می نامند. در این نوع اتصال صفحهُ زیر ستون روی بیس پلیت، قرار می گیرد، به طوری که در محل سطح تماس این دو صفحهُ فلزی، بصورت برجستگی ( مقعر ) و تو رفتگی ( محدَب ) در وسط صفحه و به حالت قوسی شکل، پیش بینی می گردد.در این حالت، با وارد شدن نیرو، صفحهُ زیر ستون می تواند، ری بیس پلیت، بصورت جزیی و مختصر، حرکت نماید.

3-اتصال پیچی:

انواع اتصال تکیه گاهی را ( مفصلی ساده ) می نامند. در این نوع اتصال، سطح نبشی های پای ستون،در محل تماس با بیس پلیت به اندازهُ قطر بلت، سوراخ شده و پس از عبور بلت از سوراخ ایجاد شده در نبشی با مهره بسته می شود و سطح تماس بال عمودی نبشی با ستون به طور آزاد بوده و جوش نمی شود تا هنگام وارد شدن نیرو، دارای حرکت خفیف انعطاف جزیی باشد در نتیجه همان خمشی از بین میرود و به بیان دیگر، خنثی می شود.

توجه 1:در اتصال پیچی، از 2 عدد بلت استفاده می سود. ولی در اتصالات اسکلت فلزی معمولی، حد اقل 4 عدد بلت استفاده می گردد و این تعداد به نسبت ابعاد صفحه افزایش می یابد ( به تعداد زوج2.4.6.8…..)

توجه 2:در اتصال پیچی، دو نبشی مورد نظر به دو حالت استفاده می شود:

الف) نبشی ها در دو طرف بالهای ستون واقع می شوند.

ب) نبشی ها در دو طرف جان ستون قرار می گیرند.

سازه فلزی | مزایای سازه فلزی پیش ساخته

از مهمترین مزایای سازه فلزی پیش ساخته میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:

1. صرفه جویی در مصالح در ساخت سازه فلزی

2. صرفه جویی و سرعت بالا در مدت ساخت و نصب سازه فلزی

3. استفاده بیشتر از فضای زیر پوشش

4. مقاومت زیاد سازه فلزی

5. دوام زیاد سازه فلزی

6. خواص ارتجاعی در سازه فلزی

7. پیوستگی مصالح

8. تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی در سازه فلزی

9. شرایط آسان ساخت و نصب سازه فلزی

10.سازه فلزی دارای وزن کمی است.

11. سازه فلزی مزیت اشغال کمتر فضا را داراست.

12. ضریب نیروی لرزه ای سازه فلزی

13. قیمت مناسب

و مزایا و ویژگی های متعدد فنی و مهندسی دیگر در سازه فلزی

سازه فلزی | سازه های ماکارونی

سازه های ماکارونی به سازه هایی اطلاق می شود ، که مصالح استفاده شده در آنها تنها ماکارونی و چسب می باشد . این سازه ها در مقیاس کوچکتر نسبت به سازه های واقعی طراحی و توسط ماکارونی و چسب ساخته می شوند و پس از ساخت مورد بارگذاری قرار می گیرند . در واقع این سازه ها به عنوان ماکت ساخته نمی شوند و سازه ای که بار بیشتری را تحمل می کند ، موفق تر خواهد بود . پل ( تحت بارگذاری یکنواخت ، متمرکز و متحرک ) ،  Towercrain ، انواع قاب های ساختمانی و ستون های فشاری از جمله رایج ترین سازه های ماکارونی می باشند.

هر ساله در این راستا مسابقات بزرگی در دانشگاه های معتبر دنیا بین دانشجویان رشته مهندسی عمران برگزار می گردد . این دانشگاه ها از سالها پیش در این زمینه سرمایه گذاری کرده تا ذهن خلاق دانشجویان را فعال سازند و از طرحها و پژوهش های آنها در عمل استفاده کنند . طراحی و ساخت پل و ستون های فشاری رایج ترین رشته های این مسابقات  می باشند . بطور مثال طراحی و ساخت پل خرپایی تنها با استفاده از 750 گرم ماکارونی ( معادل یک بسته ماکارونی ) که می تواند وزن زیادی را تحمل نماید . طول دهانه پل یک متر و حداکثر ارتفاع پل نیم متر می باشد . پل روی دو تکیه گاه  که از یکدیگر یک متر فاصله دارند قرار می گیرد و تکیه گاهها فقط قادر به وارد کردن عکس العمل عمودی می باشند و هیچ عکس العمل افقی در تکیه گاهها بر پل وارد نمی شود . رکورد کسب شده در این رشته ( پل خرپایی ) معادل 176 کیلو گرم می باشد ، که این رکورد تقریبا 230 برابر وزن خود سازه می باشد . همچنین طراحی و ساخت سازه های فشاری که قادر به تحمل بار هایی بیش از نیم تن می باشند ، از دیگر نمونه های این سازه ها هستند . اینجا یک سئوال ممکن است مطرح می گردد ، آیا جنس ماکارونی در دست یافتن به رکورد های بالا موثر است ؟

در این زمینه تحقیقاتی روی محصول های مختلف شرکت های ماکارونی دنیا انجام گرفته و ماکارونی  شرکت Rose ایتالیا به عنوان بهترین ماکارونی برای این هدف شناخته شده است . البته لازم به ذکر است که قدرت و مهارت طراح در ارائه یک طرح موفق ، بسیار مهم تر از جنس ماکارونی در رسیدن به رکورد های بالا می باشد .

سازه فلزی | هدف از استفاده از ماکارونی به عنوان عنصر سازه ای

1-در واقع ماکارونی بر خلاف فولاد و بتن عنصر سازه ای ناشناخته ای می باشد . این بدان معنی است که خصوصیات ماکارونی شامل حداکثر تنش کششی ، حداکثر تنش فشاری ، مدول الاستیسیته ، نحوه کمانش ماکارونی و دیگر خصوصیات ماکارونی که مورد نیاز برای طراحی و تحلیل سازه می باشند ، ناشناخته می باشد و تنها راه بدست آوردن این ویژگیها ایجاد و ابداع آزمایش های ساده و دقیق می باشد .

2-ماکارونی بر خلاف بتن و فولاد دارای  ضعف های زیادی می باشد  و این ضعف ها کار را برای طراح مشکل تر می کند و اینجاست که ابداعات و خلاقیت هنرنمایی می کنند و برای رسیدن به رکورد های بالا بهینه سازی سازه ها مطرح می گردد .

3- ارزان بودن ماکارونی نسبت به مصالحی چون فولاد و بتن .

اهداف کلی طرح :

1-این طرح در وهله اول به عنوان یک طرح آموزشی می تواند بسیار مفید و سودمند برای دانشجویان رشته مهندسی عمران ایفای نقش نماید ، زیرا این امکان را به دانشجویان می دهد که ، با استفاده از مصالح ارزان ، سبک و قابل دسترس ( ماکارونی به جای بتن و فولاد ) دست به طراحی و ساخت سازه های مختلف زده و با این کار کلیه دروس فراگرفته در رشته سازه را به عمل تجربه نمایند .

2-دانشجویان می بایست با استفاده از مسائل تئوریک فرا گرفته در دروس مقاومت مصالح و آزمایشگاه های مربوط به آن تلاش نمایند تا خصوصیات عنصر سازه ای جدید را کشف نمایند .

3-دانشجویان می بایست با استفاده از تحلیل سازه ها و با بکارگیری نرم افزار های کامپیوتری به طراحی و آنالیز سازه مورد نظر بپردازند.

طراحی و ساخت یک سازه بهینه که تحت عنوان بهینه سازی سازه ها مطرح است .

سازه فلزی | سازه های فشاری

نوعی پل با دهانه کوتاه ، که اکثر اعضای آن در فشار می باشند . از مزیت های این رشته از مسابقات طراحی اعضای فشاری و بررسی پدیده کمانش در آنها می باشد .

Tower Crain

دراین  نوع از  سازه های ماکارونی ، هدف طراحی جرثقیلهایی است که بر روی برجهای بلند به کار گرفته می شوند . این سازه ها باید قادر باشند با داشتن ارتفاع معین شعاع خاصی را تحت پوشش قرار دهند .

سازه فلزی | پل با بار متمرکز

این سازه از به هم پیوستن دو خرپای دوبعدی به وجود می آید و بارگذاری از وسط دهانه صورت می گیرد . این نوع پل هر سه نوع عضو فشاری ، کششی و خمشی را دارا می باشد .

سازه فلزی | پل با بار گسترده

پل به شکل ظاهری خرپا می باشد ، که بارگذاری به صورت گسترده و یکنواخت در تمام طول دهانه صورت می گیرد . در عمل می توان چنین فرض کرد که تمام وسایل نقلیه به دلیل ترافیک به صورت ثابت بر روی پل قرار گرفته اند .

سازه فلزی | پل با بار متحرک

این نوع از  سازه های ماکارونی در واقع پیشرفته ترین و کامل ترین حالت از سازه ها می باشد ، که در آن طراحان اقدام به طراحی یک پل واقعی می کنند . بار قرار گرفته بر روی پل به صورت متحرک می باشد ، که این امر با عبور دادن یک وسیله نقلیه کوچک با سرعت معین ، که بر روی آن وزنه قرار داده می شود ، صورت می گیرد .

سازه های فلزی | تفاوت سازه های فلزی و سازه های بتونی

سازه با اسکلت بتنی بهتر است یا اسکلت فولادی ؟

هر روز هنگام عبور از خیابان‌های شهر شاهد ساخت و سازه های روز افزونی هستیم، ساختمان‌های مختلف از یک طبقه تا چند طبقه که جلوی آنها انواع مصالح دیده می‌شود؛ سازه هایی که گاه از بتن ساخته می‌شوند و گاه از فولاد.

دهها  سال است که بحث و اختلاف سلیقه در بین ساختمان سازان و مهندسین سازه در انتخاب و برتری سازه های فولادی و سازه های بتنی نسبت به یکدیگر باعث گردیده که این سئوال و ابهام همواره ذهن متخصصین و حتی مردم عادی رابه خود جلب نماید و بهمین دلیل کارفرمایان و سازندگان بعضاً تا آخرین لحظات قبل از طراحی سازه خود در انتخاب نوع سازه با تردید مواجه میشوند . شاید استمرار این ابهام به این دلیل باشد که اصولاً انتخاب نوع سازه تابعی است از مسائل اقتصادی ، اقلیمی ، فنی ، اجرایی و دلایل دیگر و به عبارتی هیچکدام از این نوع سازه ها برتری مطلقی نسبت به یکدیگر نداشته باشند ، بلکه در هر شرایطی هر کدام به یک برتری نسبی بر دیگری دست یابند.

در ابتدا یک تقسیم بندی کلی از سازه های متداول در کشور نموده و سپس بررسی اجمالی از را می نمائیم :

الف) سازه های سنتی ( سازه های با مصالح بنایی )

ب) سازه های بتنی

ج) سازه های فلزی

الف) سازه های سنتی ( سازه های با مصالح بنایی ):

همانگونه که از نام این سازه های سنتی پیداست طراحی و محاسبات در سازه های سنتی بر خلاف سازه های بتنی و سازه های فلزی بیشتر از اینکه محاسباتی و علمی باشد تجربی بوده و آئین نامه ها و محدودیت های اجرایی در سازه های سنتی نیز بر اساس نمونه های آماری و تجربی تعیین گردیده است .  که در سازه های سنتی باید حداقل های آئین نامه 2800 طراحی در برابر زلزله و مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان را  رعایت نموده که حداکثر طبقات مجاز در سازه های سنتی در تمام شرایط و مناطق دو طبقه حداکثر ارتفاع مجاز هشت متر از سطح زمین می باشد بعلاوه در طراحی و اجرای پلان معماری باید محدودیت و ضوابط مربوطه به سازه های سنتی بر اساس آئین نامه 2800 ایران رعایت گردد .در سازه های سنتی وظیفه تحمل بارهای قائم بر عهده دیوارها می باشد وکلاف و شناژهای قائم و افقی نیز با دو هدف ذیل اجرامیشوند .

1 ) زنجیر کردن و اتصال تمام اعضاء افقی و عمودی سازه شامل دیوارها و سقف به یکدیگر

2) ایجاد اتصال مناسب و تراز و توزیع مناسب بار سقف بر روی دیوار که این وظیفه بیشتر توسط کلاف یا شناژ های افقی ، تأمین می گردد .

سازه فلزی | برتری های ساختمانهای بنائی سازه فلزی

مصالح سنتی با توجه به سابقه استفاده در کشور به اندازه کافی موجود میباشد، مانند آجر که در اکثر نقاط ایران تولید میشود و کافیست کیفیت آن استاندارد شود.

درمقایسه با بتن و سازه های فولادی نیاز به استاد کار سطح بالا وجود ندارد .

مصالح بنایی در مقایسه با بتن حساسیت کمتری در مقابل سرما و گرما دارد و با کمترین تمهیدات قابل اجرا است.

روا داری در سازه های بنایی بیشتر است و با توجه به کنترل کم و نظارت غیر مستمر ساختمانهای مسکونی این مورد یک حسن بشمار می رود.

با توجه به صرفه جویی در مصرف آهن آلات وابستگی ارزی، کم خواهد بود .

آسانی امکان تعمیر و ترمیم در نقاطی از کشور که کیفیت ساختمان سازی پایینی دارند در صورت بروز اشکال، حتی ترمیم مقدور است.

چون در این سیستم از دیوارهای ضخیم تر استفاده می شود از نظر جلوگیری از انتقال حرارت مناسب می باشد که در نتیجه مصرف انرژی سوخت نیز کاهش پیدا خواهد نمود.

تامین آسایش و آرامش نسبی با توجه به اینکه مساله برودتی و گرمایش نسبتا بطور طبیعی تامین می شود، مقایسه بازارهای سنتی با پاساژهای جدید روشنگر موضوع می باشد.

کم بودن احتمال پوسیدگی و زنگ زدگی و مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی در مقایسه با ساختمانهای فولادی،آجر وسنگ که قسمت اصلی سازه های بنائی را تشکیل می دهند در مقا بل پوسیدگی عمر زیادی دارند و احتمال زنگ زدگی نیز وجود ندارد.

وبا لاخره داشتن هزینه کمتر یعنی اقتصادی بودن بعلت مصرف کم آهن آلات.

علی ایحال با توجه به تجربی بودن دستورالعمل ها و آئین نامه های اجرایی در این روش ، مطمئناً هیچ مرجع علمی قادر به تضمین سازه های سنتی نیست و لذا تنها اجرای این نوع سازه ها در مناطق محرم با محدودیت های فنی و تکنولوژی توصیه می شود .

ب) سازه های بتنی :

طراحی سازه های بتنی در کشور به روش های حدی نهایی بوده که در این روش ضرایب تقلیل بار بترتیب به مقاومت بتن و فولاد اعمال می گردد و ضرایب افزایش بار نیز براساس ترکیب بار منظور می گردد .

حال به بررسی مزایا و معایب  سازه های بتنی می پردازیم :

سازه فلزی | مزایایسازه های بتنی

1- بدلیل امکان شکل پذیری آرماتور و بتن تازه و قالب ، اعضاء  سازه های بتنی را می توان در مقاطع مختلف اجرا نمود .

2-  سازه های بتنی در مقابل آتش سوزی از خود مقاومت نشان می دهند .

3-  سازه های بتنی در مقابل شرایط مختلف آب و هوایی مقاوم بوده ودر صورت اجرای صحیح پوشش بتن ، رطوبت هیچ آسیبی به آن وارد نخواهد کرد .

4-  سازه های بتنی نسبت به سازه های فلزی از یک صلبیت بیشتری برخوردار هستند .

5- مصالح سنگی و سیمان معمولاً آسان تر از سایر مصالح در دسترس می باشد .

6- عمر  سازه های بتنی بدلیل مقاومت در مقابل شرایط آب و هوا ، معمولاً بیشتراز سایر سازه بوده است .

7- اتصال تیر و دیافراگم سقف درسازه های بتنی بدلیل همگن بودن مناسب تر از سایر سازه ها می باشد .

سازه فلزی | معایب سازه های بتنی

1- اجرای آرماتور بندی و قالب بندی در سازه های بتنی نیاز به تخصص و صرف زمان بیشتری نسبت به سایر سازه ها دارد .

2- بدلیل افزایش مقطع اعضاء سازه های بتنی ، وزن آن بیشتر از سازه های فلزی می باشد .

3- بدلیل نیاز به آزمایش مستمر بتن ، در محل اجرایسازه های بتنی باید آزمایشگاه های مکانیک خاک در دسترس باشد .

ج) سازه های فلزی :

سازه فلزی | مزایا سازه فلزی

1- سازه های فلزی بعلت امکان مونتاژ اسکلت قبل از نصب و لزوم اجرای همزمان و بدون وقفه اسکلت ، در مقایسه با سایر سازه ها از سرعت عمل بالاتری برخوردار می باشد .

2- بدلیل همگن بودن تیروستون و بادبند بعنوان اعضاء اصلی، اسکلت سازه های فلزی دارای یکپارچگی مناسبت تری نسبت به سایر سازه های میباشد و بهمین دلیلی نیز نتیجه محاسبات سازه ای فاصله نزدیکتری به مقاومت واقعی سازه های فلزی دارد .

3- بدلیل نوع اتصال اعضاء تیر و ستون ، امکان توسعه طبقات در سازه های فلزی به شکل مناسبتر و قابل قبول تری وجود دارد .

سازه فلزی | مقاومت زیاد سازه های فلزی

مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .

سازه فلزی | خواص یکنواخت سازه های فلزی

فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .

سازه های فلزی | دوام سازه های فلزی

دوام فولاد بسیار خوب است ، اگر در نگهداری ساختمانهای فلزی دقت گردد  برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

سازه های فلزی | خواص ارتجاعی سازه های فلزی

ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .

سازه های فلزی | شکل پذیری سازه های فلزی

از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ، خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات آن عضو جلوگیری میکند. و پیوستگی مصالح ، تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی ( بهسازی لرزه ای ) ، وزن کم  و اشغا فضای کمتر

سازه فلزی | معایب سازه های فلزی

1- تجربه و مطالعات بعمل آمده بر روی زلزله های دهه های اخیر در نقاط مختلف دنیا این نتیجه را در برداشته است که علی رغم اینکه از نظر طراحی و محاسبات ، سازه های فلزی مطلوبتر و مقاوم تر از سازه های دیگر بنظر می رسند و لیکن در عمل بیشتر تخریب های ناشی از زلزله متوجه سازه های فلزی بوده است و براساس این تحقیقات دلیل اصلی ضعف سازه های فلزی در مقابل زلزله عدم اجرای صحیح اتصالات بوده است چرا که اجرای جوش در تمام اتصالات براساس محاسبات مربوط و رعایت آئین نامه اجرای جوش شامل انتخاب نوع باری ، آمپر مناسب ، شرایط آب و هوا و تخصص کافی جوشکاران ، مخصوصاً در مناطق محروم و کشورهای در حال توسعه تقریباً غیر ممکن بنظر می رسد و بر همین اساس اتصالات جوش را در سازه های فلزی باید بعنوان ضعف اصلی این نوع سازه ها به حساب آورد و راهکار برطرف نمودن این نقطه ضعف اساسی ، استقاده از پیچ و مهره در اتصالات سازه های فلزی می باشد .

2- با توجه به اینکه تیرو ستون و بادبند سازه های فلزی فلزی بوده و لیکن دیافراگم سقف بصورت بتنی دال یک طرفه یا دو طرفه اجرا می گردد این موضوع باعث ایجاد یک نوع ناهمگنی میان تیر و سقف گردیده که اتصال صحیح و کامل آنها را با مشکل مواجه می نماید و جهت رفع این نقص می بایست تمام نکات فنی و آئین نامه ای محل اتصال تیر و سقف رعایت گردد .

3- بدلیل تأثیر شرایط آب و هوایی بر کیفیت جوش و افزایش سرعت زنگ زدگی اسکلت و لزوم اجرای اتصالات در شرایط مناسب آب و هوایی ، معمولاً اجرای اسکلت سازه های فلزی با یک محدودیت آب و هوایی مواجه می گردد .

4- بدلیل تغییر شکل اسکلت فلزی در حرارت بالا ، در زمان آتش سوزی سازه های فلزی با یک تغییر شکل و تخریب ناشی از آن مواجه خواهند شد .

5- بدلیل زنگ زدگی و پوسیدگی ناشی از اکسید شدن ، سازه های فلزی در دراز مدت دچار پوسیدگی عمیق و کاهش سطح مقطع شده وبا کاهش مقاومتسازه های فلزی نسبت به بارهای وارده مواجه خواهند شد .

در نهایت عمده عوامل موثر در مورد اینکه کدام نوع سازه ( بتنی  یا  فلزی ) بر دیگری برتری دارد . عبارتند از :

هزینه ، زمان  و کیفیت ساخت

هزینه ساخت و سود حاصل از این سرمایه‌گذاری با زمان اتمام طرح رابطه تنگاتنگی دارند. بدیهی است هر چه زمان طرح طولانی‌تر ‌شود شاهد افزایش قیمت مصالح، قیمت تمام شده طرح، هزینه‌های متفرقه و بازگشت دیرتر سرمایه خواهیم بود که خوشایند هیچ سازنده‌ای نیست.سازه‌های بتن آرمه در مقابل سازه‌های فولادی معمولاً نیاز به هزینه کمتر و زمان بیشتری برای ساخت دارد؛ در حالی‌که سازه‌های فولادی ابتدا نیاز به سرمایه زیادی برای خرید آهن آلات دارد ولی در عوض شاهد سرعت اجرای بالاتری خواهیم بود. بنابراین در ساختمان‌های عادی کمتر از 5 طبقه در نهایت از این منظر تفاوت زیادی وجود ندارد.در اسکلت‌های فولادی حتماً باید تمام اسکلت آماده باشد تا بتوان سقف را اجراکرد. در حالی‌که در سازه‌های بتن آرمه ابتدا ستون‌های هر طبقه و سپس سقف همان طبقه که خود مشتمل بر تیر‌ها و کف یکپارچه‌تری نسبت به سازه‌های فولادی است اجرا می‌شود.

مزیت این روش نسبت به روش اول آن است که می‌توان طبقه مورد نظر را سریعتر برای اجرای دیگر مراحل از جمله تیغه چینی، اجرای تأسیسات مکانیکی و برقی و… در اختیار سایر پیمانکاران قرار داد که خود موجب تسریع در روند طرح خواهد بود.

ولی به‌طور کلی زمان اجرای سازه‌های فولادی در مقیاسهای بزرگ تا حدودی کوتاه‌تر از سازه‌های بتن آرمه و هزینه‌های سازه‌های بتن آرمه کمتر از سازه‌های فولادی است که هر سازنده‌ای با توجه به شرایط و معیار‌های خود تصمیم‌گیرنده اصلی است.

حال با فرض وجود شرایطی کاملاً ایده‌آل، یعنی عدم ‌وجود محدودیت زمان و هزینه‌ها، عامل سوم یعنی کیفیت سازه‌ را بررسی می‌کنیم. کیفیت را می‌توان از جنبه‌های متفاوتی مانند مقاومت در برابر بارهای ثقلی وارده و زلزله، مقاومت در برابر حرارت، ابعاد، دهانه‌های قابل پوشش، تعداد طبقات قابل طراحی، قابلیت ترمیم آسان و … مورد نقد و بررسی قرار داد. با توجه به گستردگی و پیچیدگی مسئله، در اینجا فقط تصمیم‌گیری برای ساختمان‌های عادی را مورد توجه قرار می‌دهیم.

اولین و مهم‌ترین نکته قابل ذکر در این مورد مقاومت مصالح و ابعاد مصالح مصرفی است. معمولاً هر چه اعضای باربر ما ابعاد بزرگتر از نگاه عام و ممان اینرسی بالاتر از دید مهندسی داشته باشد، رفتار سازه‌ای مناسب‌تر است و هر چه مصالح مصرفی که در عرف ساختمان‌سازی‌ بتن یا فولاد هستند قابلیت تحمل نیروهای بیشتر را داشته باشند منجر به طراحی اعضای ظریف‌تری خواهند شد.

اگر هر دو عامل در کنار هم قرار گیرند منجر به رسیدن به سختی و صلبیت بالاتری خواهند شد که جزء اصلی‌ترین آیتم‌های طراحی یک مهندس محاسب به شمار می‌روند.

در طراحی سازه‌ها، مقاومت بتن را 10 درصد مقاومت فولاد فرض می‌کنند بنابراین ابعاد ستون‌ها و تیرهای بتنی، به‌مراتب بیش از سازه‌های فولادی است. البته این ابعاد بزرگ اعضای بتنی، ممان اینرسی بسیار بالاتری نسبت به گزینه دیگر به ارمغان خواهند آورد که در نهایت سازه‌ بتنی، سختی بالاتر و معمولاً رفتار سازه‌ای مناسب‌تری دارد.

« سازه‌های بتنی سنگین هستند.» در پاسخ به این ایراد باید گفت: ابعاد بزرگ سازه‌ تا جایی مورد پذیرش یک مهندس است که منجر به سنگینی بیش از حد سازه نشود و با توجه به آنکه بحث ما در مورد سازه‌های عادی کمتر از 5 طبقه است تفاوت وزن اسکلت نیز آنچنان نخواهد بود تا مهندس طراح را به سمت طراحی سازه‌ فولادی بکشاند. بحث زلزله می‌تواند جنبه دیگری از کیفیت مناسب یک سازه‌ باشد. سازه‌های بتن آرمه عادی و به ویژه مجهز به دیوارهای بتنی به‌علت سختی بالا نسبت به سازه‌های فولادی در برابر زلزله، در بیشتر موارد مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می‌دهند اما سازه‌های فولادی نیز می‌توانند همین رفتار را از خود نشان دهند مشروط برآنکه طراحی مناسبی داشته باشند.