|
 

طراحی سازه

در مراحل اولیه طراحی یک ساختمان،مطلوبترین حالت آن است که تمامی افراد گروه طراحی،شامل معمار،محاسب و مهندس تأسیسات بر یک سیستم سازه ای که شرایط کارآیی،بهره برداری و ایمنی موردنظر آنان را تأمین کند به توافق برسند.گرچه عملاً بروز تقابل بین نظرات اجتناب ناپذیر است،ولی گروه طراحی مجبورند به طریقی به توافق برسند.باید دانست که در تمامی سازه ها به جز سازه های بسیار بلند معمولاً ملاحظات سازه ای تحت الشعاع نیازهای معماری،فضایابی و زیباسازی قرار می گیرند، و امکان کمتری برای مهندس سازه جهت ارائه یک فرم سازه ای مطلوب و راه حل هوشمندانه و بدیع فراهم می شود.

ستونها و دیوارها دو نوع مهم و متداول اعضای تحمل کننده بارهای قائم هستند.دیوارها یا به صورت مستقل به عنوان دیوار برشی و یا به صورت ترکیبی به صورت هسته های دیوار برشی عمل می نمایند.دیوارها تقسیم کننده فضاها هستند و هسته ها محلی برای سرویس پله و یا آسانسور می باشند.از طرف دیگر ستونها ضمن ایجاد فضا،بارهای قائم و در بعضی سازه ها بارهای افقی را نیز تحمل می کنند.ستونها گاهی نیز به عنوان ابزار معماری و نمای ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند.

طراحی سازه

کاربرد اولیه اعضای سازه ای قائم،تحمل بارهای قائم ناشی از وزن سازه و متعلقات آن است.چون تقریباً بار تمام طبقات یکسان است،صرفنظر از تعداد طبقات و ارتفاع ساختمان،وزن واحد سطح هر طبقه تقریباً ثابت خواهد بود.از آن جا که بار قائم ستونها از بالا به پایین افزایش می یابد،پس وزن ستونها به واحد سطح رابطه ای تقریباً خطی با ارتفاع سازه دارد.

 

کاربرد ثانویه اعضای سازه ای  قائم، تحمل نیروهای ناشی از باد و یا زلزله است که کمیت آنها توسط آیین نامه های ساختمانی و یا مطالعات تونل باد تعیین می گردد.لنگرهای خمشی ناشی از این بارهای جانبی در سازه نسبت حداقل توان دوم ارتفاع افزایش می یابند.در نتیجه اثرات آنها با افزایش ارتفاع سازه به صورت تصاعدی اضافه می شود.

از آن جا که ظهور بدترین حالت ممکن در اثر بارهای جانبی وارد بر سازه، در طول عمر آن،بسیار دور از انتظار است، واجب است که برای دست یابی به طرح بهینه،اثرات تصاعدی ارتفاع را به حداقل برسانیم.جستجوی دائم برای رسیدن به راه حلهای بهتر منجر به طرحها و شکلهای سازه ای جدید در سالهای اخیر گردیده است.برای ایجاد یک سیستم مناسب مقاوم در برابر بارهای جانبی،طراح به دنبال اعضای افقی سخت در اتصال به اعضای قائم خواهد بود تا بدین وسیله مجموعه ای مرکب مانند دیوارهای برشی دوگانه و قابها به وجود آورد.این مجموعه ها با عملکرد مرکب خویش،سازه ای ایجاد می نمایند که سختی جانبی آن چندین برابر مجموع سختیهای جانبی تک تک اعضای قائم خواهد بود.

طراحی سازه

پس از اینکه نقشه های معماری سازه تهیه گردید،روند طراحی معمولاً یک روش تکراری مشخص را دنبال می کند.محاسبات اولیه ابعاد اعضاء بر اساس بارهای قائم که در ضریبی برای منظور نمودن اثرات باد ضرب شده اند،انجام می شود.سطح مقطع اعضای قائم بر اساس مجموع بارهای سطوح بارگیر مربوطه در هر تراز و با اعمال یک ضریب کاهش برای عدم اعمال ماکزیمم بارهای زنده بطور همزمان به همه کفها تعیین می گردد.ابعاد تیرها و کفها معمولاً بر اساس لنگرها و برشهای حاصل از آنالیز ساده بارهای قائم،نظیر پخش لنگر دو دوره ای و یا ضرایب لنگر و برش آئین نامه ای به دست می آیند.

سپس با استفاده از یک روش انالیز سریع و تقریبی،حداکثر تغییر مکانهای افقی و نیروهای اعضای اصلی سازه کنترل می شوند.چنانچه تغییر مکانها بیش از حد قابل قبول و یا بعضی اعضاء نامناسب باشند، ابعاد مقاطع و یا موقعیت اعضاء اصلاح می گردند.چنانچه به اعضایی بار اضافی وارد شود، مهندس می تواند با کاهش سختی آنها،بار را بین اعضای با تنش کمتر توزیع نماید.سپس آنالیز اولیه،کنترل و اصلاح نمودن ها تکرار شده تا در نهایت یک نتیجه قابل قبول حاصل گردد.

ایجاد تغییرات در نقشه اولیه سازه، به دلیل تجدیدنظر در خواسته های کارفرما و یا معمار معمولاً اجتناب ناپذیر است.در این صورت اعمال اصلاحات و یا گاهی تغییرات اساس سازه ای که موجب بازنگری کامل در طراحی است،لازم می شود.بنابراین مراحل اولیه آنالیز و طراحی ممکن است قبل از رسیدن به حل نهایی،بارها تکرار گردد.

پس از این مرحله،با استفاده از یک مدل مناسبتر،آنالیز نهایی دقیق انجام و تغییر مکانها و مقاومت اعضاء کنترل می شوند.این آنالیز معمولاً شامل اثرات درجه دوم بارهای قائم بر تغییر مکانها جانبی و نیروهای اعضاء(اثرات p -Δ) نیز می باشد.اگر در اثر بار باد و ارتعاش سازه احتمال ایجاد تغییر مکان جانبی زیاد و یا بیش از حد بهره برداری وجود داشته باشد،و یا اگر لازم باشد بارهای زلزله نیز در نظر گرفته شوند،باید آنالیز دینامیکی انجام پذیرد.در مرحله ای از آنالیز و طراحی،اثرات منفی جابه جایی های نسبی ناشی از خزش،آبرفتگی و یا تغییرات حرارت نیز کنترل خواهد شد.

طراحی سازه

در روند طراحی،داشتن اطلاعات کافی از اعضای سازه و حالتهای رفتاری آنها شرط اصلی و پیش نیاز یک سیستم باربر مناسب است.این سیستم ضمن این که باید کارآ،اقتصادی و کاهش دهنده اثرات ارتفاع باشد،لازم است شرایط بهره برداری را نیز به بهترین وجه ارضا نماید.با وجود برنامه های متنوع کامپیوتری آنالیز سازه ها،مدل سازی دقیق و مناسب سازه ها،مرحله مهمی از آنالیز می باشد که خود نیاز به اطلاعات کافی از رفتار سازه دارد.

 


 

     

     

WHSTRUC © Copyright 2011,All Rights Reserved