پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
- سازه عبارت است از سیستم باربری که بارها و نیروهای ناشی از وزن و وسایل و تاسیسات و سایر بارهای زنده را جذب نموده و به زمین انتقال دهد. بطور کلی این سازه باید قادر باشد که بار مرده و سربارهای زنده و هم چنین نشست‌های مجاز پی را در حد الاستیک و بدون ایجاد تغییر شکل‌ها تحمل نماید. بارهایی که در طراحی باید مورد نظر قرار گیرند شامل بارها یا عوامل زیر هستند.
- عوامل مستقیم مانند بارهای مرده، بارهای زنده، فشار ناشی از خاک یا مایعات، اثر باد و نظایر این دارد.
- عوامل غیر مستقیم مانند اثر زلزله، ارتعاشات، تغییرات دما، نشست تکیه گاه‌ها
- عوامل حین ساخت مانند وزن داربست، قالب بندی و بتن ریزی طبقات
- این عوامل در مورد بارهایی مانند زلزله و باد لازم است. سازه مورد نظر زلزله‌های با شدت کم را بدون خسارت تحمل کند و انتظار میرود که تنش‌های ایجاد شده در چنین زلزله‌هایی مکرر ولی کوچک و در حد ارتجاعی باقی بماند. در زلزله‌های با شدت متوسط، خسارت‌های سازه‌ای کم اهمیت بوده و مقدار خسارت وارده مختصر و قابل تعمیر است ولی سازه، در زلزله‌های بزرگ و ویران کننده را می‌بایست بدون فروریختن ساختمان، لرزش‌ها را تحمل نماید. بعبارت دیگر هیچ گونه خطر جانی نباید برای ساکنین ساختمان بوجود آورد اما در این مرحله ایجاد تغییر شکل‌ها و ترک‌های بزرگ قابل پیش بینی است و سازه در محدوده پلاستیک مواد مقاومت خواهد کرد. معیارهای فوق برای رفتار سازه‌ها فقط آثار ناشی از حرکت و ارتعاش زمین را در نظر می‌گیرد و اثرهای منفی ناشی از لغزش و نشست خاک و گسل‌های فعال در مجاورت سازه را که ممکن است همراه یک زلزله باشد در نظر نمی‌گیرد. بدیهی است که در یک طرح صحیح و منطقی هدف باید به حداقل رساندن اثرهای ناشی از همه عوامل فوق باشد.
اصولاً سازه در نظر گرفته شده در طرح بایستی همراه با حصول ایمنی کافی در امر ایستادگی در مقابل بارهای عادی و فوق العاده بوده و شرایط اقلیمی و دیدگاه‌های اقتصادی در انتخاب سازه مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است. که در این راستا باید به موارد زیر توجه شود.
امکان بهره برداری در رابطه با طرح اصلی
- اقتصادی بودن اجرای سازه چه از نظر مصالح مصرفی و امکانات تهیه آنها و چه از نظر کاربرد نیروهای فنی در رابطه با اجرای سازه
- سرعت اجرا بدین معنی که نوع سازه انتخاب شده با توجه به امکانات محلی چه از نظر نوع مصالح و چه از نظر تخصص‌های اجرایی و همچنین نحوه و سیستم اجرا از حداقل زمان اجرا برخوردار باشد.
- هماهنگی با تاسیسات و عدم اخلال در اجرای تاسیسات حرارتی، برودتی و الکتریکی.
- ایمنی که یکی از ارکان اصلی انتخاب نوع سازه است باید در گزینه نوع آن از حداکثر درجه برخوردار باشد.
- امکان حداکثر استفاده از مصالح موجود در محل و سهل الوصول بودن آنها
- هماهنگی لازم با طرح و هدف اصلی بنا در حد بهینه آن
انواع سازه‌ها
انوع سازه بطور کلی شامل موارد زیر هستند.
- مصالح بنایی: که شامل دیوارهای باربر اعم از سنگ و آجر و بلوک سیمانی و غیره هستند.
- فلزی: که شامل اجرای درجا و همچنین بصورت پیش ساخته است.
- بتنی: که شامل اجرای درجا و پیش ساخته و نیمه پیش ساخته بوده و در هر سه نوع آنها فولاد و بصورت مسلح اجرا شوند.
سیستم سازه از نظر عملکرد
در این رابطه سازه به انواع زیر مشخص میشود.
- دیوار باربر که می‌تواند بصورت دیوار بتنی و برشی با مصالح بنایی مسلح باشد.
- قاب فضایی ساده که توسط دیوار برشی بتن آرمه و یا سیستم‌های بادبندی شده و یا اینکه دیوارهای برشی از مصالح بنایی مسلح در مقابل نیروهای افقی مانند باد و زلزله مقاوم میشود.
- قاب فضایی خمشی که می‌تواند بصورت فولادی و یا بتن آرمه طرح شود.
- سیستم‌های مختلط قاب خشمی و دیوار برشی یا بادبند که در این سیستم قاب خمشی می‌تواند با دیوار برشی بتن آرمه و یا بادبند همراه باشد.
بارگذاری
سازه‌ای که بتواند در مقابل بارهای وارده در طول عمر خود به گونه‌ای مطمئن ایستا بوده و تغییر شکل‌های آن نیز تحت بارهای مذکور در حدود مطلوبی باقی بماند یک سازه مطلوب است. نخست باید بارهای وارده به آن را با توجه به ویژگی‌های بهره‌برداری و مشخصات معماری تعیین نمود.
بارگذاری ثقلی
بارهای مرده
عبارتست از وزن اجزای دائمی ساختمان که اثرات آنها ثابت بوده مانند وزن تیرها، ستون‌ها، کف‌ها، دیوارها، بام‌ها، راه پله، تیغه‌ها و وزن تجهیزات و تأسیسات که در محاسبات سازه‌ای، وزن واحد حجم مصالح بکار رفته در ساختمان از جداول آیین نامه مقررات ملی ساختمان مبحث ششم استخراج میشود.
بارهای زنده
عبارتند از بارهای غیردائمی که در حین استفاده و بهره برداری از ساختمان به آن وارد میشوند. این بارها شامل بار ناشی از برف، باد یا زلزله نمی‌شوند. بارهای زنده با توجه به نوع کاربری ساختمان یا هر بخش از آن، و مقداری که احتمال دارد در طول عمر ساختمان به آن وارد شود، تعیین میشوند.
بار زلزله
همواره احتمال بروز زلزله در قسمت‌های مختلف کشور وجود دارد. لذا طراحی سازه‌ها جهت مقابله در برابر نیروی زلزله از اهمیت خاصی برخودار است. به همین منظور برای بارگذاری زلزله از آئین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله یعنی نشریه شماره ۲۵۳، استفاده خواهد شد. برای محاسبه نیروی زلزله در ساختمان‌ها می‌توان از شرایط مندرج در آئین نامه ۲۸۰۰ استفاده نمود. ساختمان‌های منظم با ارتفاع کمتر از ۵۰ متر، ساختمان‌های نامنظم تا ارتفاع ۱۸ متر، ساختمان‌هایی که در آنها سختی جانبی قسمت فوقانی به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از سختی جانبی قسمت تحتانی نباشد، می‌توان جهت محاسبه نیروی زلزله از روش‌های استاتیک معادل استفاده نمود. روش‌های تحلیل دینامیکی را می‌توان در مورد تمامی ساختمان‌ها بکار برد، ولی به کار گیری آنها برای سازه‌هایی که مشمول بند‌های فوق نیست الزامی است. در موارد خاصی سعی میشود که با تعبیه درز انقطاع بی‌نظمی در پلان ساختمان تا حدودی رفع شود و در نتیجه نیروها و تنش‌های ناشی از انبساط و انقباض طولی ساختمان و نیز نیروی زلزله را تقلیل و متعادل نماید. عرض این درزها باید حداقل برابر ۱/۱۰۰ ارتفاع ساختمان باشد.
جهت تحلیل سازه ساختمان از روش تحلیل استاتیکی معادل استفاده خواهد شد که در آن نیروی جانبی زلزله به صورت استاتیکی رفت و برگشتی به سازه اعمال میشود. حداقل نیروی برشی پایه به پارامترهایی چون وزن کل ساختمان (شامل بار مرده و وزن تأسیسات و درصدی از بار زنده و برف)، شتاب مبنای طرح، ضریب بازتاب ساختمان (که با استفاده از طیف بازتاب طرح بدست می‌آید)، ضریب اهمیت ساختمان و ضریب رفتار ساختمان وابسته است.
شتاب مبنای طرح
نسبت شتاب مبنای طرح در مناطق مختلف کشور، بر اساس میزان خطر لرزه خیزی آنها تعیین میشود که سازه مورد نظر با توجه به قرارگیری در پهنه با خطر نسبی متوسط برابر با ۰/۲۵ گرم است.
ضریب بازتاب ساختمان
که بیانگر نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین بوده و وابسته به نوع زمین و میزان خطر لرزه خیزی منطقه است. نوع زمین باید بوسیله انجام آزمایش ژئوتکنیک تعیین شود.
ضریب اهمیت ساختمان
این ضریب با توجه به طبقه بندی ساختمان از نظر اهمیت با توجه به موارد مندرج در آئین نامه ۲۸۰۰ تعیین میشود. ضریب اهمیت سازه ساختمان مورد بحث با توجه به تقسیم بندی آئین نامه (۲۸۰۰)، معادل ۱ در نظر گرفته میشود.
ضریب رفتار
ضریب رفتار ساختمان در بر گیرنده آثار عواملی از قبیل شکل پذیری، درجه نامعینی و اضافه مقاومت موجود درسازه است. این ضریب با توجه به نوع سیستم باربر سازه طبق جدول زیر تعیین میشود. مقادیر این جدول برای سازه‌هایی که با روش‌های تنش‌های مجاز طراحی میشوند، تنظیم شده است. برای سازه‌هایی که با روش‌های حدی یا مقاومت طراحی میشوند، مقادیر نیروهای حاصل از این جدول باید مطابق الزامات آن روش افزایش داده شوند.
| سیستم سازه | سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی | R | HM (متر) |
|---|---|---|---|
| سیستم دیوارهای باربر | دیوارهای برشی بتن مسلح ویژه | ۷ | ۵۰ |
| دیوارهای برشی بتن مسلح متوسط | ۶ | ۵۰ | |
| دیوارهای برشی بتن مسلح معمولی | ۵ | ۳۰ | |
| دیوارهای برشی بتن مسلح بنایی مسلح | ۴ | ۱۵ | |
| سیستم قاب ساختمانی | دیوارهای برشی بتن مسلح ویژه | ۸ | ۵۰ |
| دیوارهای برشی بتن مسلح متوسط | ۷ | ۵۰ | |
| دیوارهای برشی بتن مسلح معمولی | ۵ | ۳۰ | |
| دیوارهای برشی با مصالح بنایی مسلح | ۴ | ۱۵ | |
| مهاربندی برون محوری فولادی | ۷ | ۵۰ | |
| مهاربندی هم محور فولادی | ۶ | ۵۰ | |
| سیستم قاب خمشی | قاب خمشی بتن مسلح ویژه | ۱۰ | ۱۵۰ |
| قاب خمشی بتن مسلح متوسط | ۷ | ۵۰ | |
| قاب خمشی بتن مسلح معمولی | ۴ | – | |
| قاب خمشی فولادی ویژه | ۱۰ | ۱۵۰ | |
| قاب خمشی بتن فولادی متوسط | ۷ | ۵۰ | |
| قاب خمشی فولادی معمولی | ۵ | – | |
| سیستم دوگانه یا ترکیبی | قاب خمشی ویژه (فولادی یا بتنی)+دیوارهای برشی بتن مسلح | ۱۱ | ۲۰۰ |
| قاب خمشی بتنی متوسط+دیوارهای برشی بتن مسلح متوسط | ۸ | ۷۰ | |
| قاب خمشی فولادی متوسط+دیوارهای برشی بتن مسلح متوسط | ۸ | ۷۰ | |
| قاب خمشی فولادی ویژه+مهاربندی برون محوری فولادی | ۱۰ | ۱۵۰ | |
| قاب خمشی فولادی متوسط+مهاربندی برون محوری فولادی | ۷ | ۷۰ | |
| قاب خمشی فولادی متوسط+مهاربندی هم محور فولادی | ۷ | ۷۰ |
بار باد
ساختمان‌ها و سازه‌ا و کلیه اجزاء و پوشش‌های آنها باید برای اثر ناشی از باد، بر اساس ضوابط مندرج در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (بارهای وارد بر ساختمان‌ها) طراحی و ساخته شوند. مقدار فشار حاصل از باد باید با توجه به حداکثر ارتفاع و شکل هندسی ساختمان‌ها، شیب سطح بادگیر، سرعت باد با افزایش ارتفاع و درجه حرارت نقصان می‌یابد. برای تعیین اثر ناشی از باد، باید فرض شود که باد به صورت افقی و در هر یک از امتدادها به ساختمان اثر می‌‌نماید. در طراحی کافی است اثر باد در دو امتداد عمود بر هم، ترجیحاً در امتداد محور‌های اصلی ساختمان، و به طور غیر همزمان بررسی شود. در طراحی اعضای سازه اثر ناشی از بار باد با بار زلزله جمع نمی‌شود. کلیه اعضای سازه باید برای اثر هر یک از این دو که بیشتر باشد طراحی شوند. نظر به اینکه سازه ساختمان مورد نظر سازه‌ای سبک بوده، بار باد نسبت به بار زلزله از اهمیت بیشتری برخوردار است.
| ارتفاع از سطح زمین | سرعت باد | فشار مبنا بر حسب کیلوگرم بر مترمربع | ||
| بر حسب گره دریایی در ساعت | بر حسب متر در ثانیه | بر حسب کیلومتر در ساعت | ||
| تا ارتفاع ۱۰ متر | ۶۷/۵ | ۱۲۵ | ۳۴/۵ | ۷۵ |
| از ارتفاع ۱۰ تا ۲۰ متر | ۸۰ | ۱۴۸ | ۴۱/۱ | ۱۰۰ |
| از ارتفاع ۲۰ تا ۱۰۰ متر | ۹۰ | ۱۶۷ | ۴۶/۳ | ۱۳۵ |
| از ۱۰۰ متر به بالا هر ۳۰ متر ارتقاع مازاد بر ۱۰۰ متر، فشار مبنا به میزان ۱۲/۵ کیلوگرم بر متر مربع افزوده میشود. | ||||
انتخاب سیستم سازه باربر
انتخاب بهترین و مناسبترین سیستم سازه باربر یکی از اساسی ترین مراحل مطالعات و محاسبات سازه ساختمان است. سازه یک ساختمان باید دارای آنچنان خصوصیات فنی باشد که جوابگوی تمامی نیازهای پروژه به قرار زیر باشد.
- مقاومت کافی در مقابل نیروهای ثقلی و جانبی ناشی از باد و زلزله
- ایمنی
- محدود بودن تغییر شکل‌ها و حرکت جانبی و کارآیی مطلوب تحت تاثیر بارهای عادی
- حفظ معماری و فضاهای مورد نیاز متناسب و هماهنگ با سازه در حد امکان
- حفظ جنبه‌های اقتصادی پروژه
- لحاظ نمودن امکانات اجرایی، سهولت و سرعت کار
همچنین سختی، یکی از فاکتورهای مهم طرح بوده، سختی سازه اساساً به نوع سیستم و هندسه ساختمان بستگی دارد. بعلاوه بازده اقتصادی هر سیستم به مقدار مصالح مصرف شده و کیفیت آن ارتباط تنگاتنگ دارد. بنابراین بهینه کردن سیستم سازه برای شرایط هندسی و فضایی یعنی با حداقل وزن و تامین سختی متناسب با ساختمان در کنار ایمنی سازه جزء اصول و اساس طراحی سازه است و در واقع هنر اصلی طراحی تامین همه جانبه نیازهای فوق الذکر است زیرا از طرفی سخت کردن بیش از حد سازه باعث بالا رفتن ضریب زلزله و در نتیجه افزایش نیروهای جانبی و از طرف دیگر نرم کردن بیش از حد سازه باعث افزایش ناپایداری دینامیکی ساختمان میشود.
سیستم متشکل از قاب مفصلی و خرپا
خرپاها از جمله ساده‌ترین اعضای باربر سازه‌ها هستند که در کل به عنوان اعضاء خمشی عمل نموده و در سقف ها ، پل ها ، وسازه های هوا فضا مورد استفاده قرار می گیرند. در این گونه سازه ها به علت عدم وجود نیروی برشی و لنگر خمشی در تک تکاعضاء، سطح مقطع هر یک از اعضاء کاهش یافته و در مجموع وزن کل سازه کاهش می یابد. نکته دیگر اینکه خرپاها جهت باربری، بارهای خمشی و برشی را به نیروهای محوری تبدیل می‌نمایند و بدین منظور، افزایش ارتفاع سازه جهت تامین بازوی مقاوم در برابر نیروهای خمشی و برشی الزامی است.
امروزه خرپاها به صورت گسترده‌ای در انواع سازه‌ها کاربرد دارند. از دلایل استفاده گسترده خرپاها در امر ساخت و ساز می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
- ایجاد استحکام متناسب با نیاز طراحی
- امکان پرهیز از عیوب ذاتی سازه‌های تیر ورقی در خرپاها
- امکان طراحی و اجرای سازه‌هایی با ابعاد بزرگ و بسیار قابل توجه
- فونداسیون سبک‌‌تر در قیاس با سازه‌هایی مشابه تیرورق
- سبکی قابل توجه سازه
- ایمنی زیاد در برابر عوامل مخرب محیطی همچون زلزله (به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا)
- انعطاف پذیری زیاد
- توانایی اجرای سازه‌هایی با اشکال متنوع
- امکان استفاده از پرفیل‌های متنوع در ساخت خرپا
انواع خرپا
خرپای دوبعدی
در این دسته خرپاها تمامی اعضای خرپا را می‌توان در یک صفحه جای داد. این بدان جهت است که از لحاظ هندسی اختلاف بعدی در نحوه قرارگیری و جهت گیری اعضاء وجود ندارد. بسیاری از طرح‌های کلاسیک خرپا در این دسته جای می‌گیرند.
خرپای سه بعدی (فضایی)
این دسته از خرپاها برخلاف خرپای دو بعدی شامل شبکه‌ای از اعضاء و اتصالات‌اند که روی حجمی را در برگرفته و در امتداد هر سه محور مختصات امتداد یافته‌اند.
خرپای چندگانه (ساندویچی)
در این گونه از خرپاها معمولاً لینک‌های وسط به صورت تکی و لینک‌های بالا و پایین به صورت دو گانه یا چند گانه طراحی میشوند.
سیستم‌های سازه فضا کار (خرپای سه بعدی)
سازه‌های فضایی شکل‌های هندسی منظمی هستند که در کنار یکدیگر تکرار شده و با اتصال مکرر این اجزا شبکه‌ای مستحکم و یکپارچه با ساختاری سه بعدی ایجاد می‌کنند. این اجزا از المان‌های طولی (با مقطع‌های مربعی، دایره‌ای، مثلثی و ..) و اتصال‌هایی که هر روز بر انواع آنها افزوده میشود تشکیل میشود.
جنس المان‌های طولی متنوع بوده و بسته به نوع مصرف آنها متغیر خواهد بود ولی معمولاً از نوع پلاستیک و پروفیل فولاد و آلومنیوم استفاده میشود.
این سازه‌ها اصولاً رفتار سه بعدی دارند، به طوری که به هیچ ترتیبی نمی‌توان رفتار کلی آن را با استفاده از یک یا چند مجموعه مستقل دوبعدی تقریب زد. سازه‌های فضاکار در اشکال بسیار متنوعی ساخته میشوند که مهمترین آنها شامل موارد زیر است.
- شبکه‌های مسطح دو یا چند لایه
- چلیک‌ها
- گنبدها
- قوس
شبکه‌های تخت
- به ترکیب یک سیستم یک یا چند وجهی با لایه‌های واحد شبکه گفته میشود. شبکه مسطح ترکیبی ازیک دو وجهی که با تیرهای واحد متصل شده است. شبکه‌های تخت می‌توانند دارای یک، دو یا سه و حتی چند لایه باشند، ولی بیشتر به صورت دو لایه مورد استفاده قرار می‌گیرند. شبکه‌های دو لایه از دو صفحه موازی که به وسیله عناصری به هم متصل شدهاند، تشکیل میشوند.
- زمانی که اعضاء در شبکه دو لایه طویل شوند برای جلوگیری از خطر کمانش کردن از شبکه‌های سه لایه استفاده میشود. شبکه‌های دو و چند لایه برای دهانه‌های ۲۰ متری الی ۱۲۰ متری بطور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این شبکه‌ها می‌توان فضای زیادی را بدون قرار دادن ستون‌های میانی پوشش داد؛ ولی باید سعی نمود که ستون‌ها کمتر حذف شوند زیرا با حذف ستون‌ها هزینه سازه بیشتر میشود و سازه طراحی شده غیر اقتصادی میشود و با توجه به اینکه نیمی از هزینه‌های سازه‌های فضاکار را پیوندها تشکیل می‌دهند این نوع سازه‌ها اغلب غیر اقتصادی است. نکته دیگری که در طراحی شبکه‌های دو لایه و اکثر سازه‌های فضاکار باید در نظر گرفت این است که برای توزیع بهتر نیرو و کششی شدن آن، ستون‌ها در داخل شبکه قرار گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه، در اطراف کنسول وجود داشته باشد.
چلیک
به شبکه‌ای که در یک جهت دارای انحنا باشد، چلیک می‌گویند. این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضاً فاقد ستون بوده و روی لبه‌های چلیک که به تکیه گاه متصل است، قرار می‌گیرند. چلیک‌ها دارای محور هستند. اگر چلیک یک لایه باشد اتصالات به شکل صلب است. چلیک‌ها اغلب به شکل ترکیبی استفاده میشوند و تیر کمری نقش ترکیب کردن چلیک‌ها به یکدیگر را بازی می‌کنند. نکته‌ای که در طراحی این نوع سازه‌ها باید در نظر گرفت این است که انتهای چلیک باید قوی باشد و این تقویت را میشود به وسیله تیر، تیر و ستون و شکل خورشید مانند انجام داد.
گنبدها
اگر شبکه‌ای در دو جهت دارای انحنا باشد، گنبد نامیده میشود. شاید رویه یک گنبد بخشی از یک کره یا یک مخروط یا اتصال چندین رویه باشد. گنبدها سازه‌هایی با صلبیت بالا هستند و برای دهانه‌های بزرگ تا ۲۵۰ متر مورد استفاده قرار می‌گیرند. ارتفاع گنبد باید بزرگتر از ۱۵ % قطر پایه گنبد باشد.
سیستم قاب‌های صنعتی با مقطع متغیر
- از قاب‌های صنعتی به صورت یک یا چند دهانه و عموماً یک طبقه با سقفهای شیبدار برای پوشش دهانه‌های بزرگ در کارخانجات صنعتی، کشاورزی، انبارها، تعمیرگاه‌ها، پارکینگ، آشیانه‌های هواپیما و سالن‌های ورزشی استفاده میشود. در سال‌های نه چندان دور برای پوشش دهانه‌های بزرگ در ساختمان‌های مورد اشاره از سازه‌هایی به صورت خرپا استفاده می‌شد، لیکن امروزه استفاده از قاب‌هایی با مقطع متغیر و اتصالات ممانگیر در ساخت این چنین سازه‌هایی بسیار متداول است.استفاده از اعضاء با مقطع متغیر در قاب‌های صنعتی شیبدار این امکان را فراهم می‌کند که در محل‌هایی که دارای لنگرهای خمشی زیادتری هستند، ممان اینرسی بیشتر و در نتیجه اساس مقطع بزرگتری وجود داشته باشد. هر چند برای قاب‌های صنعتی می‌توان از نیمرخ‌های نورد شده موجود در بازار استفاده کرد، لیکن ساخت این قابها به کمک ورق‌های فولادی امکان داشتن اعضایی که در آنها ابعاد بال در طول عضو ثابت هستند ولی I مقطع متغیر را بهتر فراهم می‌آورد. سطح مقطع قاب‌های صنعتی عموماً به شکل ارتفاع، بسته به اندازه لنگر خمشی عضو متغیر در نظر گرفته میشود.
- سقف قاب‌های صنعتی می‌تواند به صورت مستقیم و شیبدار و یا به صورت قوسی اجرا شود. گوشه‌های قاب‌های صنعتی در محل اتصال تیرها به ستون و نیز رأس قابها می‌توانند دارای اتصالاتی بصورت ماهیچه‌های خطی یا ماهیچه‌های منحنی شکل با مقطع متغیر باشند. در این سیستم قاب فولادی معمولاً از اعضایی با مقطع متغیر و دارای اتصالات صلب خمشی تشکیل میشود. این اعضا به صورت توأم تحت تأثیر نیروی محوری، نیروی برشی و لنگر خمشی قرار دارند.
- به قاب‌های صنعتی با مقطع متغیر سوله نیز گفته میشود. فاصله قاب‌های صنعتی متناسب با طول ساختمان، میزان بار وارده بر آن با توجه به تغییرات درجه حرارت محیط، وجود درزهای انبساط و نیز لا‌په‌های موجود و طول دهانه آن تعیین میشود. در ساختمان‌های صنعتی که طول دهانه آن بیش از ۳۰ متر است فاصله قابها را ۱/۵ تا ۱/۶ طول دهانه در نظر می‌گیرند. معمولاً با توجه به طول ۶ متری لاپه‌ها فاصله قابها از یکدیگر در طول ساختمان ۶ متر در نظر گرفته میشود. محاسبه و طراحی قاب‌های انتهایی در یک ساختمان صنعتی معمولاً به گونه‌ای انجام می‌گیرد که امکان توسعه و گسترش ساختمان در جهت طولی وجود داشته باشد.
ارزیابی فنی
سازه‌های فضا کار
سازه‌های فضایی بعلت پخش نیرو در جهات مختلف از استحکام توام با سبکی استثنایی برخوردار است. بعلت استفاده حداکثر از سیستم‌های پیش ساخته، از سرعت ساخت و نصب بیشتری برخوردار بوده و به علت یکپارچگی، می‌توان تمامی سازه و تاسیسات مربوط را در تراز زمین سوار کرده و سپس سقف را بالا برده و نصب کرد. سازه فضاکار با گسترش فضای باز بدون ستون‌ها مترادف است که این امر راندمان فضا را بسیار بالا می‌برد (تا ۲۵%) و این گسترش در هر دو بعد براحتی میسر است. در ساختمان با توجه به طرح‌های معماری استفاده از سیستم‌های چلیک و گنبدی میسر نیست. در صورت استفاده از سیستم سازه فضاکار تخت با توجه به وجود دهانه‌های بلند و طرح معماری امکان افزایش ارتفاع سقف وجود دارد. این افزایش ارتفاع در کمترین حالت ۲ متر است. که این موضوع فارغ از زوایای معماری باعث غیر اقتصادی شدن طرح میشود.
سازه‌های خرپایی
خرپاهای دو بعدی (ساده)
توانایی تحمل تنش‌ها و بارهای صفحه‌ای از مشخصه‌های این دست از خرپاها شمرده میشود. از مزایای این روش می‌توان به سبکی، حجم و ابعاد متناسب به همراه مقاومت مناسب و قابل قبول سازه و هزینه‌های اجرایی پایین اشاره کرد. سختی نسبتاً پایین، ملاحظات کمانشی برخی از اعضاء و عدم قابلیت تحمل نیرو در هر سه جهت مختصاتی از جمله نقاط ضعف نسبی آنها به شمار میرود.
خرپاهای چند گانه
این روش در حقیقت تلفیق کننده مزایای روش سازه فضاکار و خرپای دوبعدی در عین حذف نقاط ضعف آنها است. در این روش اعضای باربر اصلی خرپا به صورت دو گانه و یا چند گانه طراحی میشوند. این امر سبب بالا رفتن سطح تحمل بار، افزایش گشتاور دوم مقطع خرپا، مقاومت کمانشی بسیار افزوده شده و سرانجام سختی قابل ملاحظه سازه خواهد شد.
سیستم قاب‌های صنعتی با مقطع متغیر
تجربه زلزله‌های گذشته نشان می‌دهد که قاب‌های شیبدار فولادی اغلب رفتار مناسبی را از خود نشان می‌دهند. سبکی و سختی بالای این سازه‌ها از جمله عواملی است که موجب بهبود رفتار لرزه‌ای این گونه سازه‌ها میشود.
تکنیک‌های ساخت
برای بررسی تکنیک‌های ساخت، نیازمند به شناخت تکنیک‌های اجرایی موجود ساختمان است. بطور کلی نظام‌های اجرایی ساخت در کشور ما به صورت زیر قابل تفکیک هستند.
تکنیک سنتی
منظور از تکنیک سنتی، همان شیوه مرسوم گذشته است که عمده ساختمان‌های قدیمی شهرها و روستاهای کشورمان با همین روش بنا شدهاند. مراحل ساخت این نوع ساختمان‌ها به ترتیب زیر است.
- اول، پی ریزی با شفته آهک.
- دوم، اجرای جرزها و دیوارهای باربر بر روی پی.
- سوم، اجرای طاق و یا هرگونه سقف نیمه صنعتی برروی دیوارها.
تکنیک‌های جدید
تکنیک‌های جدید شامل شیوه‌هایی که در دوران معاصر مورد استفاده قرار گرفته و با بهره‌گیری از تکنولوژی مدرن و منطبق با معیارهای فنی – تخصصی برخوردار ساخته شدهاند. از جمله تکنیک‌های جدید می‌توان به نظام‌های نیمه صنعتی اشاره نمود. نظام‌های نیمه صنعتی با تکامل شیوه سنتی پدید آمده و در برگیرنده مجموعه اسکلت‌های چوبی، فلزی و بتنی هستند. در این شیوه‌ها، تکنولوژی مدرن با استفاده از ماشین آلات و تولید کارخانجات صنعتی به کار ساختمان‌سازی سهولت و سرعت می‌بخشد. بالا بردن میزان کارآیی، کاستن هزینه‌ها ( از طریق کنترل کیفیت مطلوب و انطباق با معیارهای فنی) از ویژگی‌های مورد توجه شیوه مذکور است. نظام‌های نیمه صنعتی به نسبت استفاده از قطعات پیش ساخته در جریان طرح و اجرا، درجه بالاتری را از نظر خصوصیت صنعتی دارا هستند. بنابراین، استفاده از هر گونه عناصر کلان ساختمانی (نظیر پانل‌های دیواری و سقفی) که به صورت آماده در داخل کارگاه و کارخانه تولید شود، بنا را از حالت نیمه صنعتی به حالت صنعتی نزدیک می‌کند.
نظام پوشش سقف
پوشش سقف به وسیله ساندویچ پنل
ساندویچ پنل از یک لایه ورق فوم پلی استایرن EPS که میان دو ورق فلزی گالوانیزه پیش رنگ محصور شده ، تشکیل شده است. فوم میانی موجب افزایش مقاومت فیزکی پانل و در نتیجه کاهش مصرف سازه‌های فلزی و افزایش مقاومت در برابر حرارت میشود.
ازجمله مزایای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- سبکی سازه
- سرعت در نصب
- دوام و عمر طولانی
- کاهش وزن ساختمان
- عایق صوتی و حرارتی بسیار بالا
- کاربرد در انواع شرایط محیطی اعم از خشک، کویری، معتدل، شرجی و کوهستانی
- مقاوم در برابر زلزله
این پوشش‌ها در صنعت ساختمان سازی کاربرد گسترده دارند و مزایای زیاد آنها باعث استفاده روزافزون طراحان از این پوشش‌ها در امر ساخت و ساز شده است.
پوشش سقف به وسیله زیپ تچ (ziptech)
زیپ تچ نوع جدیدی از پوشش‌های سقف است که با توجه به طبیعت انعطاف پذیر مواد مورد استفاده در آن قابل استفاده در انواع سقفهای صاف، شیبدار و انواع اشکال منحنی و قوسدار هستند.
از جمله مزایای سیستم سقف زیپ تچ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- مقاوم در برابر خوردگی
- سازگار با محیط زیست
- سبک و انعطاف پذیر
- سریع النصب
- قابل ساخت در محل
- بدون سوراخ های نگهدارنده
- عمر سرویس دهی بالا
- مقاوم در برابر آتش سوزی
- مقاوم در برابر نفوذ آب باران
- عایق صوتی و حراراتی بالا
پوشش سقف به وسیله ورق‌های گالوانیزه
ورق‌های گالوانیزه از انواع متداول پوشش سقف به شمار می‌روند. این نوع از پوشش‌ها عایق صوتی وحرارتی مناسبی نبوده و از مقاومت بالایی برخوردار نیستند.
ارزیابی فنی انواع پوشش‌های سقف
با توجه به شرایط اقلیمی پروژه و کاربری سازه موجود، پوشش سقف باید عایق حرارتی بالایی باشد و در برابر خوردگی مقاوم باشد. ورق‌های گالوانیزه به تنهایی نمی‌توانند به عنوان پوشش سقف مورد استفاده قرار بگیرند و استفاده از آنها تنها به همراه دیگر عایق‌های حرارتی ممکن است.
نظام پوشش دیوار
با توجه به اسکلت سازه ساختمان، کاربری و شرایط اقلیمی پروژه، انواع نظام پوششی دیوار مناسب مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.
نظام پوشش ساندویچ پنل
پانل‌های غیرباربر می‌توانند به عنوان اجزاء جداکننده ساختمان (تیغه‌ها) بکار برده شوند. این قطعات که با بتن پوشیده میشوند باید بار ثقلی خود و همچنین بار جانبی زلزله را بر اساس استاندارد ملی ۲۸۰۰ و دیوارهای خارجی بار ناشی از باد ملحو‌ظ در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان را تحمل نمایند. همچنین این تیغه‌ها هرگاه بعنوان دیوارهای جدا کننده پیرامونی مورد استفاده قرار گیرند باید شرایط ذکر شده در مبحث هفدهم و نوزدهم مقررات ملی ساختمان را رعایت کنند.
مزایای استفاده از دیوار های ساندویچ پنل
- سبکی سازه
- سرعت در نصب
- دوام و عمر طولانی
- کاهش وزن ساختمان
- عایق صوتی و حراراتی بالا
- کاربرد در انواع شرایط محیطی
- مقاوم در برابر زلزله
نظام پوشش بلوک سفالی
در این روش جهت دیوار چینی از بلوک سفالی استفاده میشود.
نظام پوشش دیوارهای سبک پیش ساخته
دیوارهای سبک پیش ساخته یک المان پیش ساخته متشکل از دو لایه بتن مسلح شده یک هسته عایق پلی استایرن با ضخامت‌های متغییر برای تامین ویژگی‌های مورد نیاز، است. شبکه‌های مفتولی تقویت کننده برای اطمینان از استحکام مکانیکی بالای پانل‌ها توسط خرپاهای قطری به طور مناسبی بهم جوش شدهاند.
مزایای استفاده از دیوارهای سبک پیش ساخته در مقایسه با روش‌های سنتی در صورت اجرای مناسب و مطابق با آیین نامه‌های موجود
- ایستادگی و مقاومت در برابر زلزله و عدم ایجاد آوار
- صرفه جویی در انرژی گرمایش و سرمایشی
- صرفه جویی در ابعاد رادیاتورها و بویلرها
- عایق صوتی بسیار خوب
- میزان کم مصرف مصالح گچ کاری به دلیل سطح تمام شده صاف
- کیفیت مناسب و عدم ایجاد ترک در دیوار
- سهولت قابل ملاحظه در لجستیک مصالح
- حذف نعل درگاه در سیستم ساختمان
- کارگاه ساختمانی تمیز و عدم وجود نخاله