بدلیل استحکام بالای فولاد از آن در مقاوم سازی اسکلت فلزی ساختمان استفاده می شود. سازه های فولادی، نسبت مقاومت به وزن بالایی دارد و استفاده از آن در سقف و دیوار، به افزایش مقاومت سازه کمک می‌کند. به کمک تیرآهن می‌توان بدون نیاز به دیوارهای آجری ، دیواره ای نازک با فضای کمتر و استحکام بالاتر در سازه ایجاد کرد. سازه فولادی در برابر نیروهای مختلف عمودی و جانبی مقاوم است و در صورتی که مهندسی‌شده طراحی شده باشد، از جان و مال ساکنین محافظت می‌کند.
با این حال، با وجود مقاومت و استحکام بالای اسکلت فولادی در ساختمان سازی در صورت قرارگیری در شرایط خوردگی و آتش سوزی، مقاومت چندانی نخواهد داشت و سلامت سازه را به خطر می‌اندازد. پیشگیری از چنین شرایطی، از تخریب سازه و وارد شدن خسارات مالی و جانی احتمالی جلوگیری می‌کند.
عوامل تهدید کننده استحکام سازه های فولادی
۱٫ خوردگی فولاد
خوردگی فولاد یک فرآیند الکتروشیمیایی است که نیاز به حضور همزمان رطوبت و اکسیژن دارد. اساساً، آهن موجود در فولاد برای تولید زنگ زدگی اکسید می شود که تقریباً شش برابر حجم ماده اصلی را اشغال می کند. فولاد در صورتی که در برابر رطوبت هوا قرار گیرد، مقاومت چندانی در برابر خوردگی نخواهد داشت. خوردگی بخشی از فولاد می تواند تمام قسمت سازه های فولادی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. بخش‌هایی از فولاد که در معرض خاک قرار گرفته باشند، تحت تاثیر ترکیب خاک ممکن است خورده شوند. برای جلوگیری از این آسیب مهم به سازه، می‌توان به کمک روش‌هایی مقاومت فولاد به اکسیداسیون را افزایش داد.
راه های جلوگیری از خوردگی فولاد در سازه های فولادی
رنگ آمیزی
ایجاد پوششی از رنگ ضد زنگ روی مقاطع فولادی، یکی از بهترین روش‌های محافظت از آن در برابر خوردگی است. پیش از رنک‌آمیزی باید از تمیزی سطح اطمینان حاصل کرد. سطح باید عاری از هرگونه آلودگی باشد و با سیم تمیز شود. خشک بودن سطح و عدم وجود مه و شبنم در شرایط که رنگ‌آمیزی انجام می‌شود، بسیار مهم است.
پوشش بتنی
با قرارگیری مقاطع فولادی در بتن، اطراف آن محیطی قلیایی قرار می‌گیرد. در صورتی که تیرآهن قرار گرفته در بتن مسلح به طور استاندارد و با فاصله مناسب از بتن تعبیه شود، توسط محیط قلیایی محافظت شده و در صورت نفوذ گازهای اسیدی به بتن، با آن‌ها واکنشی نخواهد داد.
گالوانیزه کردن
راهکاری موثر و پرکاربرد دیگری که برای جلوگیری از خوردگی فولاد انجام می شود گالوانیزاسیون است که که عمر مقطع را در محیط‌های مرطوب بیش از ۲۰ سال افزایش می‌دهد. در واقع گالوانیزاسیون اعمال پوشش فلزی بر فولاد است.
پوشش قیری
پوشش‌های قیری از جمله راهکارهای دیگر برای محافظت از فولاد در برابر زنگ زدگی هستند. این پوشش از قیر و قیر زغالی تشکیل شده است و برای محافظت فولاد در سازه های فولادی بیشتر از سه لایه بر سطح آن اعمال می‌شود. از پوشش‌های قیری بیشتر در بخش‌هایی از سازه که در آب غوطه‌ور است، استفاده می‌شود. استفاده از این پوشش‌ها در معرض نور خورشید توصیه نمی‌شود چرا که دچار ترک خوردگی می‌شوند. برای جلوگیری از این آسیب باید لایه‌ای از قیر حاوی آلومینیوم بر روی آن اعمال کرد.
پوشش پلاستیک
پوشش پلاستیک لایه‌ای خمیری است که با غلتک بر روی سطح اعمال شده و اتصال آن با استفاده از چسب یا حرارت انجام می‌شود. پوشش پلاستیک گاهی به صورت پودر و حرارت بر روی سطح می‌نشیند و لایه‌ای سخت با مقاومت شیمیایی بالا ایجاد می‌کند. به طور کلی پوشش پلاستیکی می‌تواند نرم و ارتجاعی یا سخت و شکننده باشد.
۲٫آتش سوزی
اگرچه فولاد نمی‌سوزد، اما تحت دمای بالا مقاومت و خواص خود را از دست می دهد و به بیانی دیگر سست می شود. با افزایش دمای بیش از ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد، ستون‌های فولادی دیگر دوام کافی ندارند، خم شده و در نهایت تخریب می‌شوند. از این رو حفاظت از سازه در برابر آتش، مهار آن در ساختمان و حفظ جان و مال افراد اهمیت می‌یابد.
راه های افزایش مقاومت فولاد در مقابل آتش سوزی
استفاده از بتن : بتن تا حدی می‌تواند مقاومت سازه های فولادی را در برابر آتش سوزی افزایش دهد. وجود آب در بتن و سختی جوشیدن و خروج آن، از جمله عوامل موثر بر این مقاومت است. از معایبی که موجب کاهش محبوبیت پوشش بتنی شده است، می‌توان به ضخامت پوشش بتنی، وزن و هزینه‌بر بودن آن اشاره کرد.
استفاده از الیاف و مواد سیمانی : پوشش های سیمانی می تواند مقاومت به حریق سازه‌های فولادی را افزایش داد. مواد رنگی عایق و ضد حریق نیز گزینه مناسبی برای افزایش مقاومت نسبت به آتش سوزی هستند.
۳٫ایرادات اجرایی در سازه‌های فولادی
عدم دقت در اجرای صحیح و اصولی اسکلت فلزی از جمله مواردی است که ایمنی ساختمان را به خطر می‌اندازد. در ابتدا باید به استاندارد بودن تیرآهن و دیگر مقاطع مورد استفاده در ساختمان سازی توجه کرد. یکی از موارد موثر بر کیفیت تیرآهن وزن آن است. در صورتی که وزن تیرآهن با جدول وزن اشتال مطابقت داشته باشد، می‌توان به کیفیت آن اطمینان کرد. هرگونه ایراد در اتصالات از جمله موارد زیر، سازه فولادی را به خطر می‌اندازد:
- استفاده از الکترود نامناسب در جوشکاری
- اتصال غلط ورق فولادی به جان تیر
- اتصال نامناسب پروفیل‌های ترکیبی
- اتصال نادرست تیر راه‌پله به فونداسیون
- زیاد بودن آمپر جوشکاری و آسیب زدن به پروفیل‌ها
- کافی نبودن جوش بین مقاطع
