طراحی سازه*های فولادی شامل انتخاب نوع مقطع، روش ساخت، بهره برداری و محل ساخت ساختمان می*شود. طراحی در ساختمان*هایی با اسکلت فولادی امری بسیار ضروری به حساب می*آید. در ادامه با طراحی این سازه*ها بیشتر آشنا خواهیم شد.تحلیل و طراحی سازه های فولادی

برای اینکه بتوان مصالح مورد نیاز سازه*ها را بدست آورد باید به یک مرحله از ساخت که مرحله تحلیل و طراحی سازه است توجه بسیاری داشت. وقتی هم ساختمان از نوع اسکلت فولادی باشد طراحی و تحلیل سازه*های فولادی اهمیت بیشتری پیدا می*کنند. این سازه‎ها از نوع قاب بندی شده*اند و نقش قاب در آنها پایداری کل سازه و انتقال بارهای مرده، بار زنده، زلزله و بار برف از سازه به پی است.در محاسبات و تحلیل و طراحی و مقاوم سازی سازه*های فولادی و ستون گذاری این سازه*ها باید به معیارهایی مثل نوع مقطع، روش قرارگیری و آرایش مقطع، فواصل تکیه*گاهی، نوع مهاربندی، نوع سیستم صلب کننده سازه و محل قرارگیری سازه بیشترین توجه را نشان داد.این تحلیل*ها به طور معمول با نرم افزارهای پیشرفته طراحی می*شود. نرم افزار هایی مثل ایتبس، سپ و سیف برای این کار استفاده می*شوند. به طور کلی منظور از طرح یک سازه تعیین پیکربندی، ابعاد و مشخصات قطعات آن می*باشد. برای تحلیل و بررسی ابتدا باید انواع سازه*های فولادی را شناخت.انواع سازه*های فولادی

سازه*های قاب*بندی با نورد گرم: مقاطعی که در کارخانه*های ذوب و ساخت آهن ساخته می*شود.سازه*های قاب*بندی شده با نورد سرد یا LSF: مقاطعی که در خارج از کارخانه*های عمرانی و با ابزارهای مختلف به هم اتصال داده می*شود؛ این مقاطع بیشتر در ساختمان*های ویلایی خارج از شهر کاربرد دارند.سازه*های پوسته*ای مثل مخازن نگه*داری مایعات و یا گازهاسازه*های معلق که بیشتر در کارها و طرح*های پارامتریک معماری استفاده می*شودانواع روش*های تحلیل و طراحی سازه*های فولادی

تحلیل و طراحی سازه*های فولادی با سه روش زیر انجام می*شود:
  • روش طراحی تنش مجاز (ASD) یا الاستیک
  • روش طراحی مقاومت نهایی یا پلاستیک
  • روش طراحی حالات حدی (LSD)

در ادامه با هر یک از این روش*ها به طور جداگانه آشنا خواهیم شد.روش طراحی تنش مجاز (ASD) یا الاستیک

روش تنش مجاز از قدیمی*ترین روش*های تحلیل و طراحی سازه*های فولادی است. در این روش تاثیرات کم شدن احتمالی مقاومت و افزایش احتمالی بارها به کمک یک ضریب به نام ضریب اطمینان و تنها در یک مرحله انجام می*شود. در این روش عناصر سازه طوری طراحی می*شوند که تحت اثر بارهای مفروض بهره*برداری تنش*های محاسباتی در آن*ها از مقادیر مجاز تجاوز نکند. فرمول این روش به صورت زیر است.(ضریب اطمینان>1)/(تنش خرابی یا تنش تسلیم)= تنش مجازروش طراحی مقاومت نهایی یا پلاستیک (LRFD)

در روش LRFD ایمنی در دو مرحله انجام می*شود و افزایش بار به کمک ضرایب بار و تقلیل مقاومت به کمک ضرایب کاهش مقاومت در نظر گرفته می*شود. در این روش باید مقاومت نهایی طرح یا حداکثر ظرفیت باربری عضو در هر مقطع بزرگ*تر یا مساوی با تلاش*های موجود در آن مقطع تحت اثر بارهای ضریب دار وارد برسازه باشد.روش طراحی حالات حدی (LSD)

در این روش قسمتی از ضریب اطمینان در بارها و قسمتی از ضرایب اطمینان در مقاومت*ها اثر داده می*شوند. به این معنی که هم بارها بزرگ می*شوند و هم مقاومت*ها کم می*شوند. عدم اطمینانی که در طراحی وجود دارد هم ناشی از بارها و هم ناشی از مقاومت*هاست؛ بنابراین بهتر است هر دو عدم اطمینان به*صورت جداگانه در نظر گرفته شود.طراحی و تحلیل سازه با توجه به مشخصات فولاد

طراحی و تحلیل سازه*های فولادی باید بر اساس مشخصات فولاد مثل کشش، برش، سختی، خزش، وارفتگی و خستگی انجام شود. در ادامه به ذکر این موارد و تاثیر آن*ها در طراحی و تحلیل سازه*های فولادی خواهیم پرداخت.مشخصات برشی در تحلیل و طراحی سازه*های فولادی

مقاومت برشی به طور معمول در گسیختگی تحت تنش برشی مشخص می*شود. این مقاومت باید حدود ۰٫۵۷ برابر تنش تسلیم فولاد باشد. مدول الاستیک برشی، نسبت تنش برشی به کرنش برشی در محدوده*ی الاستیک فولاد ساختمانی را بیان می*کند. معمول آن بدین صورت است که مدول الاستیک برشی فولاد ساختمانی می*تواند ۷۵٫۸۴ گیگا پاسکال در نظر گرفته شود یا می*توان از فرمول زیر برای محاسبه*ی مدول الاستیک برشی استفاده کرد:(G =E/2(1+μ
  • :G مدل الاستیک برشی فولاد
  • E: مدل الاستیسیته ی فولاد
  • µ: ضریب پواسون