خطاهایی در محاسبه نقشه ها و سازه ها
خطاهایی در محاسبه نقشه ها و سازه ها
با تشکر ویژه از دوست عزیز با نام کاربری rainbow که این مطلب را برای ما ارسال کردند:
خطاها یی در محاسبه نقشه ها و سازه
در اين قسمت مي خواهم به برخي از مشكلات و نقائص در روند طراحي سازه بپردازم. به جرات مي توان گفت كه در اكثر نقشه هاي تهيه شده در دفاتر مهندسي مجاور شهرداري ، اشكالات اساسي وجود دارد بطوريكه گاه حتي در برابر بارهاي معمولي نيز بزحمت مقاومت مي كند چه رسد به نيروي زلزله .
اصولا هنر مهندس در طراحي سازه آنست كه علاوه بر اقتصادي بودن و مقاومت در برابر بارهاي عادي ، ساختمان در برابر زلزله مقاوم باشد . در غير اينصورت معماران و بناهاي با تجربه در بسياري مواقع با يك حساب سر انگشتي ميتوانند شماره پروفيلها را مشخص كرده و ساختمان را بدون يك مهندس نيز بسازند. مثلا در قديم معماران با ضرب طول دهانه در عدد 4 ، شماره پروفيل سقف طاق ضربي را محاسبه مي كردند كه چندان نادرست هم نبود.
در صورتيكه مهندس در طراحي خود از آموخته هاي خود بنحو درستي در طراحي دقيق ساختمان استفاده نكند نه تنها سودمند نيست بلكه با كاربرد نادرست عنوان مهندسي ، ضررهاي اساسي به سرمايه هاي مردم و كشور خود وارد مي كند.متاسفانه تعداد ساختمانهاي بد محاسبه شده در تهران چنان زياد است كه آن اشتباهات متداول ، محملي براي اعتراض مالكان به محاسباني مي شود كه سعي دارند بدون توجه به عرف غلط ساخت و ساز ، محاسبات خويش را بنحو درستي ارائه كنند . در بسياري مواقع پيش آمده كه مالك با اعتراض به محاسب نقشه ياد آور مي شود كه ابعاد ستون بتني ساختماني كه حساب كرده 40 سانتيمتر است در حاليكه محاسب ساختمان مجاور با همان نقشه معماري ابعاد همان ستون را 30 يا 35 سانتيمتر مشخص كرده است . غافل از اينكه در محاسبه ساختمان مجاور وزن تير و ستونها به اشتباه در محاسبات محاسب ناوارد آن در نظر گرفته نشده و يا مقاومت مصالح در حدي در نظر گرفته شده كه در عمل قابل اجرا نيست.
آيين نامه مورد استفاده مهندسان در محاسبه نيروي زلزله معروف به آيين نامه 2800 از مركز تحقيقات ساختمان و مسكن است. اولين آيين نامه در سال 1341 در ايران استفاده شد ولي اولين ويرايش آيين نامه زلزله ايران در بهمن 1366 توسط 12 مهندس و براساس زلزله هاي مختلف از جمله زلزله طبس در اختيار مهندسان قرار گرفت . پس از زلزله گيلان آيين نامه اصلاح شده ( ويرايش دوم) كه با همكاري 38 مهندس و متخصص تهيه شده بود در آذر 1378 ارائه شد.
اين آيين نامه راهنماي محاسبه ضريب زلزله ميباشد كه نسبت نيروي جانبي زلزله به وزن ساختمان مي باشد كه ساختمان بايد در برابر آن مقاوم شود . اين ضريب وابسته به نوع ساختمان بتني يا فلزي - نوع مهار بندها - ابعاد و ارتفاع ساختمان و نوع زمين و محل قرار گيري ساختمان و درجه اهميت آن است.
مثلا ضريب زلزله براي ساختمانهاي كوتاه و معمولي بم اگر در آيين نامه ويرايش اول 0.1 بود و در آيين نامه ويرايش جديد 0.125 محاسبه مي شود . لذا حتي ساختمانهايي كه قبل از سال 67 نيز ساخته شده اند براساس آيين نامه اصلاحي نياز به تقويت دارند.
در زير سعي كرده ام مهمترين اشكالات در روند محاسبه ساختمانهاي معمولي را بيان كنم. اين موارد گرچه شايد بيشتر بكار مهندسان محاسب بيايد اما براي سايرين نيز تا حدودي روشنگر خواهد بود.
1- استفاده از برنامه هاي كامپيوتري توسط افرادي كه داراي تجربه و يا ديد كافي براي تشخيص اشتباهات نيستند: محاسب خوب مي بايست قبل از انجام آناليز كامپيوتري و مشاهده نتايج ، ديد و درك فيزيكي مناسبي از ساختمان مورد طرح و كليات مدل سازه آن داشته باشد ، يعني نيروهاي داخلي اعضا را به طور تقريبي و حسي بداند ، تغيير مكان قسمت هاي مختلف سازه تحت بار هاي مختلف را تقريبا تشخيص دهد ، اثر نيرو هاي داخلي شامل خمش ، برش ، نيروي محوري و پيچش را در يك عضو بشناسد و تغيير شكل هاي مربوط به نيروهاي فوق را در اعضا حس نمايد و تنها به نتايج كامپيوتري اكتفا نكند ، تا اگر كامپيوتر نتايج غيرمنطقي ارايه نمود مهندس بلافاصله به وجود خطا در مدل پي برده و نيز نوع و منشا خطا را تشخيص دهد. محاسب حتما مي بايست پس از انجام آناليز كامپيوتري سازه ، نتايج را با توجه به دانسته هاي فوق كنترل كند و اگر موارد مشكوكي مشاهده كرد به دنبال علت آن بگردد. براي اين كه مدل ساختمان هر چه بيشتر قابل درك و لمس و نتايج قابل سنجش باشد، بايد همان طور كه اكثر صاحب نظران توصيه مي كنند سازه ساختمان را حتي الامكان منظم در نظر گرفت.
بطور خلاصه : هنر محاسب در اين است كه سازه را خوب بشناسد و مدلي كه مي سازد از هر نظر(از قبيل سطح برش پايه ، مشخصات اتصالات ستون به فنداسيون ، مشخصات اتصالات اعضا به يكديگر ، خواص واقعي مقطع اعضا ، درجات آزادي صحيح گره ها ، نحوه اعمال اثر زلزله و اتصال يا عدم اتصال گره ها به سقف صلب و اطمينان از صلب بودن سقف و ...) حتي المقدور به عملكرد واقعي سازه و ساختمان نزديك باشد.
2- عدم دقت در محاسبه اتصالات : برنامه هاي متداول كامپيوتري جهت محاسبه اتصالات كه مهمترين بخش سازه است قابل استفاده نيست و فقط جهت طراحي پروفيل ها و آرماتورها بكار مي رود.
اتصالات از اهميت بيشتري نسبت به مقاطع برخوردارند . چون مقاطع معمولا در كارخانه و در شرايط استاندارد و كنترل شده توليد مي گردند ، ولي اتصالات در كارگاه و بدون كنترل مناسب اجرا مي گردند. در صد بالايي از تخريب ها ناشي از ضعف اتصالات است. مهندس محاسب در طراحي و كنترل المانهاي سازه ، با نرم افزار ، دقت لازم و شايسته در اقتصادي كردن مقاطع ندارد و بسياري از مقاطع داراي ظرفيت چند برابرند ، ولي در طراحي اتصالات وسواس به خرج مي دهد و المانهاي اتصال را ظريف انتخاب مي كند ، در صورتي كه اگر ظرفيت المانهاي اتصال حتي دو برابر نيرو هاي وارد بر آن انتخاب گردد ، باز هم وزن سازه را به طور محسوس زياد نخواهد كرد .
3- نداشتن ديد تجربي و عملي محاسب سازه : محاسب بايد حداقل تا حدودي با محدويت هاي اجرايي آشنا باشد و طرحي را كه ارائه مي دهد قابل اجرا و بهينه باشد و با وضعيت اجرا در محل نيز بيگانه نباشد. بطور مثال بداند كه بسياري از جوشكارها توانايي انجام مناسب جوشهاي جناقي را با الكترود مخصوص آن ندارند و به همين جهت اكثر ساختمانهاي فلزي بدون بادبند و داراي اتصالات به اصطلاح گيردار، توانايي مقابله با نيروهاي جانبي زيادي را ندارد. و يا مثلا از استفاده از فولاد پر مقاومت ( آ- سه) گرچه ميزان مصرف فولاد را كمتر مي كند ولي بعلت طرد بودن و گرانتر بودن و از همه مهمتر احتمال اشتباه كردن ، حتي الامكان پرهيز كند . همچنين است در باره بتن با مقاومت بسيار زياد كه با توجه به شيوه هاي غلط اجرايي عملا فرض محاسباتي درستي نيست.
ساير موارد عبارتند از :
4- عدم طراحي صحيح پي و بي توجهي و يا نداشتن آزمايش مكانيك خاك
5- در نظر گرفتن وزن تير و ستونهاي بتني در محاسبه نيروي زلزله
6- در نظر گرفتن بار ديوارها بصورت سبك و عدم ذكر آن در نقشه
7- اشتباه در محاسبه ضريب زلزله
8- عدم رعايت ضوابط شكل پذيري ساختمان
9- محاسبه نكردن اتصالات تير و ستون و بادبندها به ورق
10- اشتباه در مدلسازي كامپيوتري و پارامترهاي مربوطه براساس ابعاد نهايي انتخاب شده
11- عدم كنترل پي در برابر كنش ناشي از زلزله در زير بادبندها يا واژگوني پي هاي منفرد گوشه
توجه نكردن به نيروي بلند كننده پي (آپ ليفت ) و طراحي شمع ها و بولتهاي مناسب
فرض كردن مقاومت خاك بدون شناسائي خاك و آزمايش مكانيك خاك و عدم توجه به خاك دستي
سطح سفره زيرزميني و مواد شيميايي خاك از جمله سولفاتها
12- عدم اتصال پروفيل هاي دوبل بادبندها در فواصل مناسب با تسمه
13- عدم محاسبه حداقل طول جوش لازم براي بادبندها و انتخاب ابعاد ورق متناسب با آن و جلوگيري از كمانش ورق
14- عدم توجه به ايجاد نشدن ستونهاي كوتاه در محل ترازهاي نامساوي دو قسمت ساختمان
بجاي جداسازي آن توسط اضافه كردن ستونها ( درز اجرائي)
15- عدم كنترل نتايج نهايي كامپيوتري براساس تغيير شكل و رفع اشتباهات احتمالي آن
16- استفاده از تير هاي لانه زنبوري در اتصالات گيردار بدون كنترل ضوابط لانه زنبوري
17- يكي از مهمترين اشتباهات در اتصالات گيردار تير به ستون استفاده از ستون هاي دوبل با ورقهاي تقويتي جوش گوشه ميباشد كه توانايي كشش ورق متصل را نداشته و گسيخته مي شود . در اين مواقع بايد از ستونهاي باكس مانند به همراه سخت كننده در جان آن استفاده كرد.
18- قرار دادن بادبندها در محلهاي سقفهاي خالي شده بطوريكه عمل نمي كند
19- عدم كنترل تيرهاي متصل به بادبندهاي پا باز و اتصال آن به ستون
20- عدم كنترل انطباق نقشه هاي تهيه شده توسط نقشه كش با كروكي ارائه شده توسط مهندس
21- مشخص نكردن برخي مشخصات در نقشه از جمله پوشش بتن ، طول مهار آرماتورها ، آرماتور منفي تيرچه بلوك ، ميزان خم آرماتورها و شعاع خم ، امتداد خاموتها در محل اتصال تير به ستون ، حداقل مقاومت مصالح مورد استفاده در محاسبات، حداكثر قطر سنگدانه ها .
22- تقسيم نكردن ساختمان بوسيله درز انبساط و درز اجرائي به قطعاتي با ابعاد متناسب و ايجاد ساختمان تا حد امكان منظم و ساده بودن، چه در ارتفاع و چه در پلان و نداشتن شكستگي در كفها
23- عدم استفاده از كنسول با طول هاي بزرگتر از 1.5 متر برخلاف توصيه آيين نامه
24- عدم رعايت حداقل ها و حداكثرهاي آئين نامه هاي طراحي از جمله حداقل آرماتور در مقاطع تير بتني و آرماتورهاي ستونها و عدم رعايت مقادير حداقل خاموتهاي تيرها و تنگ هاي ستونهاي بتني و رعايت حداقل فاصله پيچ كف ستونها از لبه آن و عدم كنترل تغيير شكل هاي مجاز
25- ناقص بودن و ساده كردن بيش از حد نقشه كه موجب اشتباه و تغيير مي شود
26- عدم آرماتورگذاري دور بازشو با ميلگرد هاي مورب
27- عدم آرماتورگذاري نادرست در محل شكستگي پله هاي بتني
28- ادامه ندادن ميلگردهاي طولي كلافها تا زير ستونهاي پي
29- مهار نكردن ديوارهاي اطراف ساختمان به اسكلت
30- متصل نكردن تير هاي اصلي دوبل به يكديگر
31- مشخص نكردن كلافهاي قائم و افقي در سازه هاي با مصالح بنائي
32- استفاده از ميلگرد هاي ساده بجاي ميلگرد آجدار
33- عدم رعايت عمق يخبندان و درزهاي انبساط و ...
34- عدم كنترل تغيير شكل هاي مجاز
35- ...
... و در نهايت عدم كنترل دقيق نقشه رسم شده توسط نقشه كش با محاسبات و كروكي هاي ارائه شده .اشتباه در يك شماره پروفيل و طول و بعد جوش مي تواند براي كل ساختمان خطر ساز باشد.
در حاليكه عمر ساختمانهاي مهندسي ساز بايد بالاي 90 سال باشد مطابق تحقيقات وزارت مسكن اين رقم در سالهاي اخير 30 سال است. لذا مهندساني كه داراي تجربه كمتري هستند بايد پس از اتمام كار ، در باره طرح ، فرضيات طراحي ، روند طراحي و نقشه هاي نهايي از يك فرد مجرب نيز نظر خواهي كنند و يا مالك تلاش كند با مشورت و ارائه نقشه به ساير مهندسان از صحت و دقت محاسبات اطمينان حاصل كرده و با شنيدن اينكه اين محاسبات كامپيوتري انجام شده فريب نخورند زيرا اكثر اشكالات نقشه ها ، مربوط به قسمتهايي است كه اصلا محاسبه و يا كنترل نشده است
