معرفی اجمالی طراحی سیستم های سازه ای

[admin]

در این مقاله، سیستمهای متداول ساخت و طراحی سازه به طور مختصر معرفی شده است.
1:سیستم سازه ای با دیوار باربر: این سیستم قدیمی ترین و اشنا ترین روش ساخت می باشد که امروزه به دلایل ایین نامه ای و نیروهای جانبی زیاد مورد توجه قرار نمی گیرد.
2:قاب مفصلی مهاربندی شده: این سیستم از قدیمی ترین سیستم های سازه ای بوده که مورد توجه مهندسین در سالهای قبل و حتی امروزه میباشد.
در این روش بارهای ثقلی بر قاب مفصلی وارد شده و به دلیل مفصلی بودن قاب سازه معیین بوده و به صورت استاتیکی تحلیل میشود و بارهای جانبی بر مهار بندهای ان وارد شده و مهاربندها به روشهای تقریبی یا دقیق قابل تحلیل است لذا در سالهای دور به دلیل عدم وجود حسابگرهای ماشینی در سازه ها از این سیستم بیشتر استفاده میشد به عنوان مثال: برج ایفل- برج امپایر استایت در نیویورک و.... بااین سیستم ساخته شده اند( برج امپایر استایت در سال 1931 ساخته شده و در ان از مهاربند های غیر هم محور واتصالاط پرچی استفاده شده است این برج به مدت 40 سال بلند ترین سازه ی جهان به شمار می رفت)
3:قاب خمشی: بعد از جنگ جهانی دوم اجرای سازه های بتنی اغاز شده و ساختمانهای بتنی به دلیل اجرای هم زمان قاب ان به فرم قاب خمشی ساخته میشود البته میتوان سازه های فلزی را نیز به فرم قاب خمشی اجرا نمود.به هر حال در قاب خمشی نیرو های ثقلی و جانبی در تکه گاههای تیرها لنگر خمشی ایجاد میکند و نیز تیرها و ستونها در تحمل تمامی نیروهای وارده باهم وارد عمل می شوند لذا تحلیل المانهای این نوع قابها باید همزمان انجام گیرد.
4: قاب خمشی مهار بندی شده: گاها نیروهای جانبی به قدری زیاد بوده که المانهای تیر و ستون قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل ان نمی باشد لذا از مهاربندهای مختلف برای کمک به انها استفاده می شود که نوع این مهاربندها ممکن است فلزی بوده و یا از دیواهای برشی بدین منظور استفاده شود به هر حال باید 30 درصد بارهای جانبی را خود قاب خمشی تحمل نماید (دیوارهای برشی خود انواع مختلفی دارند مثلا: دیوار برشی با المان مرزی - بدون المان مرزی - با باز شو - بدون باز شو - دیوار برشی کوپل و....)
سیستم های فوق معروفترین و متداولترین سیستم سازه ای می باشنداکنون به معرفی سیستم های جدید تر می پردازیم.
5: سیستم طره ای : این نوع سیستم به ندرت اجرا می شود و تقریبا بدترین نوع سازه می باشد چرا که در مقابل بارهای جانبی بسیار ضعیف عمل می کند.
6: سیستم فضایی : عالی ترین و بهترین نوع سازه ای بوده و کاملترین رفتار در مقابل باهای جانبی و ثقلی دارد اما اجرای ان بسیار مشکل است و امروزه فقط برای پوشش سقفهای سبک با دهانه های بزرگ استفاده می شود و تنها یک ساختمان 25 طبقه در هنگ کنگ که بانک مرکزی هنگ کنگ است با این سیستم ساخته شده است.
7: سیستم معلق : یکی از معروفترین سیستمها برای پل سازی است اما در ساختمان سازی و بلند مرتبه سازی هم ندرتا مورد توجه قرار می گیرد در این سیستم برخی المانها به فرم کششی برای تحمل بارهای ثقلی طرح می شود که اکثرا کابلهای کششی با مقاومت زیاد می باشند
پلهای بزرگ مثل گلدین گیت در سانفرانسیسکو و ساختمان 25 طبقه ی مرکز پلیس سیاتل با این سیستم طرح شده اند.
8: سیستم هسته ای : در این روش بارهای ثقلی توسط یکی از روشهای فوق مثلا قاب مفصلی طراحی شده و بارهای جانبی بر هسته ی سازه وارد می شود هسته به دو فرم هسته ی باز و بسته می تواند اجرا شود در حقیقت هسته همان دیوارهای برشی در پروفیلهای مختلف در مقیاس بزرگ می باشد.
مثلا به شکل U که همان هسته ی باز است. لازم به ذ کر است که در طراحی هسته بایستی اثر پیچش دقیقا مورد بررسی قرار گیرد اما به دلیل مشکل بودن محاسبات پیچش در گذشته این بررسی صورت نمی گرفت ولی امروزه به دلیل وجود ماشینهای حسابگر دقیق اثر پیچش نیز دقیقا مورد محاسبه قرار می گیرد. مجموعه اپارتمانهای در دست احداث در منطقه ی شاهگلی تبریز با این روش ساخته می شود این سیستم برای ساختمانهای بین 20 الی35 طبقه مناسب است.
9: سیستم قاب محیطی:عالی ترین و پیشرفته ترین فرم ساختمان سازی می باشد که برای ساختمانهای بالای 150 طبقه می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
در این سیستم بارهای جانبی به قاب محیطی وارد می شود و نیز قاب محیطی خود نمای جالبی به ساختمان می دهد. برجهای دوقلوی سازمان تجارت جهانی در نیویورک که مورد حمله ی تروریستی قرار گرفت تحت این سیستم ساخته شده بودند. یکی از نکات مهمی که باید در طراحی این سیستم مورد توجه قرار گیرد بررسی اثر shear lag در قاب محیطی است اگرچه برخی از مهندسین براین باورند که اثر shear lag در ان وجود ندارد اما برخی دیگر در وجود این اثر اصرار میکنند من خودم نیز در وجود اثر shear lag در قاب محیطی معتقدم اما باید گفت که هرگز نمی توان مقدار واقعی این اثر را محاسبه نمود لذا برای حل این مشکل سیستم زیر پیشنهاد می شود.
10: قاب محیطی مهاربندی شده: در این حالت کل قاب محیطی توسط مهاربند های کلی و بزرگ مهاربندی می شود و تنها وجود مهاربندها برای حذف اثر احتمالی shear lag میباشد و باز نیروهای جانبی را خود قاب محیطی تحمل میکند.
11:مجموعه قاب محیطی:این سیستم نیز مانند قاب محیطی می باشد با این تفاوت که ساختمان از چند قاب محیطی تشکیل یافته است به عنوان مثال برج سیرزتاور در شیکاگو که بلندترین برج امریکا می باشد که از چهار قاب محیطی ساخته شده است.
v

[pikpak]

سلام
مهندس من ی سوال دارم الان در حد همین آپارتمانهای معمولی از کدوم سیستم سازه ای استفاده میشه؟
کدومو توی طراحی استفاده کنیم بهتره؟

[admin]

سلام
مهندس من ی سوال دارم الان در حد همین آپارتمانهای معمولی از کدوم سیستم سازه ای استفاده میشه؟
کدومو توی طراحی استفاده کنیم بهتره؟

با سلام
این مورد بستگی به یک سری موارد دارد مثلا اینکه آیا میتوانیم از بادبند استفاده کنیم یا خیر
سازه اسکلت بتنی هست یا فلزی و ...
ولی در سازه های اسکلت فلزی به نظر سیستم قاب مفصلی مهاربندی شده از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر است چون در این سیستم بار جانبی توسط مهاربند منتقل میشه و مقطع تیرها و ستونها نسبت به سیستم قاب خمشی کوچکتر هستند چون در سیستم قاب خمشی تیرها و ستونها علاوه بر بار مرده و زنده باید بار جانبی را هم تحمل کنند و مقطع آنها بزرگ شده و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست
البته بعضی وقتها میشه که به دلیل اینکه به لحاظ معماری نمیتوانیم در ساختمان بادبند استفاده کنیم مجبور هستیم از قاب خمشی یا سیستم دوگانه قاب مفصلی در یک جهت و خمشی در جهت دیگر استفاده کنیم

در کل بستگی به پارامترهای زیادی داره که طراح با توجه به این پارامترها مقرون به صرفه ترین سیستم سازه ای را انتخاب میکنه

[juki]

سلام
یه سوالی داشتم، در یک قاب فلزی میتوان انواع بادبند داشت مثلا یک ردیف ضربدری و کنارش یه ردیف بادبند شورون؟ تغییر قاب برای بادبند که جایز نیست درسته مثلا از یه قاب به قاب جلوتر بریم و اونجا هم بادبند بزنیم؟ ممنون

[admin]

سلام
یه سوالی داشتم، در یک قاب فلزی میتوان انواع بادبند داشت مثلا یک ردیف ضربدری و کنارش یه ردیف بادبند شورون؟ تغییر قاب برای بادبند که جایز نیست درسته مثلا از یه قاب به قاب جلوتر بریم و اونجا هم بادبند بزنیم؟ ممنون

با سلام
استفاده از چند نوع بادبند از طبقات بالا تا پایین در یک دهانه قاب اصلا خوب نیست و باید مثلا اگر از بادبند ضربدری استفاده میکنید از آخرین طبقه تا طبقه همک همه را ضربدری استفاده کنید ولی بله میتوانید در قابهای دیگر از بادبندهای نوع دیگری استفاده کنید مثلا در قسمت نمای ساختمان ممکن است به خاطر وجود پنجره نتوانید از بادبند ضربدری استفاده کنید به همین خاطر مجبور میشیم مثلا از بادبندهای شورون 7 یا 8 استفاده کنیم
بهتر است حتی الامکان بادبندها بصورت قرینه و در قابهای انتهایی سازه در چهار طرف آن باشند تا فاصله مرکز جرم و مرکز سختی به هم نزدیک شوند
همچنین بهتر است بادبندها را در دهانه های با طول بزرگتر استفاده کنیم
در کل اینکه بادبندها را کجا بزنیم که بهتر باشه یک راهش سعی و خطاست و همیشه سعی کنید طوری مکان بادبندها را مشخص کنید که کمترین پیچش در ساختمان ایجاد بشه و بادبندها قرینه باشند و شما میتوانید هر جایی بادبند بزنید ولی باید پیچش را هم در نظر بگیرید و مقرون به صرفه بودن آن

[pikpak]

مهندس من شنیدم که سعی کنیم بادبندها در یک ردیف قرار بگیرند.
سوال من اینه اگه مثلا سمت راست باد بند گذاشتیم سمت چپ ساختمان هم باید بذاریم یا نباشه بهتره؟
منظورم از چپ و راست شرق و غرب ساختمانه

[admin]

مهندس من شنیدم که سعی کنیم بادبندها در یک ردیف قرار بگیرند.
سوال من اینه اگه مثلا سمت راست باد بند گذاشتیم سمت چپ ساختمان هم باید بذاریم یا نباشه بهتره؟
منظورم از چپ و راست شرق و غرب ساختمانه

با سلام
بله حتما باید بادبند در دو سمت ساختمان قرار بدید و اگر فقط در یک جهت قرار بدید باعث پیچش بسیار زیادی میشه و از لحاظ ضوابط آیین نامه قابل قبول نیست
در هر چهار طرف ساختمان باید بادبند باشه و ترجیحا قرینه باشند تا پیچش به حداقل برسه
هر چه بادبندها را در قابهای انتهایی هم استفاده کنیم بهتر هست

[pikpak]

سلام
ممنون از راهنماییتون.
یعنی در یک سازه هر 4 طرفو باید بادبند بذاریم؟
اما من توی ساختمانها معمولا دیدم 2 طرف میذارن.

[CivilF]

سلام
ممنون از راهنماییتون.
یعنی در یک سازه هر 4 طرفو باید بادبند بذاریم؟
اما من توی ساختمانها معمولا دیدم 2 طرف میذارن.

سلام دوست عزیز

همانطور که جناب ادمین گفتند، بادبندها رو باید به صورت قرینه به کار ببرید. یعنی بهتره که به صورت قرینه به کار ببرید تا از پیچش جلوگیری بشه.

اما اگز منظورتان در دو محور هستش، یعنی جهت x و جهت y ساختمان را میگویید، این دیگه بستگی به سیستمی داره که در سازه ازش استفاده میکنید. اگر سیستم هر دو طرف بادبندی با قاب ساده و یا مرکبی از سیستمی دیگر و بادبندی باشه، اینجا دیگه هر 4 سمت بادبند میخوره.

[pikpak]

سلام دوست عزیز

همانطور که جناب ادمین گفتند، بادبندها رو باید به صورت قرینه به کار ببرید. یعنی بهتره که به صورت قرینه به کار ببرید تا از پیچش جلوگیری بشه.

اما اگز منظورتان در دو محور هستش، یعنی جهت x و جهت y ساختمان را میگویید، این دیگه بستگی به سیستمی داره که در سازه ازش استفاده میکنید. اگر سیستم هر دو طرف بادبندی با قاب ساده و یا مرکبی از سیستمی دیگر و بادبندی باشه، اینجا دیگه هر 4 سمت بادبند میخوره.

اره دقیقا منظورم همین بود. ممنون از راهنماییتون