سیستم های سازه ای
سیستم های سازه ای
سیستم های سازه ای یا قاب‌های سازه‌ای به ترکیبی گفته می‌شود که در آن اعضایی برای تحمل بارها و فشار های قائم وارد بر ساختمان (مانند تیرها، ستون‌ها و …) و همچنین اعضایی برای تحمل و کنترل نیروها و بارهای جانبی حاصل از باد و زلزله واردشده بر ساختمان (مانند مهاربندها و …) با آرایش خاصی کنار هم قرار گرفته و اتصال سازه‌ای را ایجاد کرده‌اند. همانطور که اشاره شد وظیفه این سیستم های سازه ای افزایش ایمنی ساختمان و به‌تبع آن افزایش ایمنی و حفظ جان ساکنین ساختمان در هنگام وقوع زلزله است.
بارهایی که بر ساختمان وارد می شود را می توان به دو دسته بارهای ثقلی یا عمودی و بارهای جانبی تقسیم بندی کرد. هر ساختمان از اجزای مختلفی تشکیل شده است. این اجزا به گونه ای بهم متصل می شوند که بتوانند نیروهای وارد بر ساختمان را به خوبی تحمل و به سایر اجزا و نهایتا فونداسیون منتقل کنند. نحوه ای که اجزای سازه بهم متصل شده اند یک سیستم سازه ای را تشکیل میددهد. انواع مختلفی از سیستم های سازه ای امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. در ایران در آیین نامه ۲۸۰۰ به ۵ نوع سیستم سازه ای اشاره شده است که البته برخی از آن ها مانند قاب خمشی بسیار پرکاربرد هستند.
دلیل اهمیت انواع سیستم های سازه ای
میزان تقاضا برایایجاد ساختمان های بلند نسبت به گذشته افزایش یافته است زیرا در شهرها جمعیت با سرعت زیادی رشد نموده، زمین با محدودیت روبرو شده و همچنین ازساختمان‌های بلند برای تبلیغات استفاده می‌شود. مهندسان برای اینکه به این تقاضا پاسخ دهند همیشه به دنبال پیدا کردن راه‌هایی برای پیشرفت سیستم‌های سازه‌ای و کشف سیستم‌های جدید برای ساختمان‌های بلند بودند.
با مدنظر قرار دادن اینکه کارایی و ارتفاع زیاد ساختمان‌هایی که بلند هستند با مصالح موجود و فناوری‌های ساخت به طور مستقیم ارتباط دارد، بنابراین پس از سال‌ها معرفی سیستم‌های سازه‌ای برای ایجاد ساختمان‌های بلند با پیشرفت زیادی همراه شده است. میزان پایداری در ساختمان‌های بلند بسیار اهمیت دارد.
به همین جهت انتخاب انواع سیستم های سازه ای برای کنترل و پایداری سازه اهمیت زیادی دارد همچنین در نظر گرفتن شرایط پروژه مانند میزان ارتفاع سازه، بارهای جانبی حاکم بر سازه، فناوری، مصالح موجود، شکل کلی نمای ساختمان، نوع کاربرد ساختمان و معماری درونی ساختمان نیز درانتخاب انواع سیستم های سازه ای نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. یکی از بخش‌هایی که در طراحی ساختمان‌های بلند اهمیت فراوانی دارد مشخص کردن نوع سیستم سازه‌ای است.
انواع سیستم های سازه ای از دیدگاه آیین نامه ۲۸۰۰ به صورت زیر دسته بندی شده اند:
- سیستم دیوارهای باربر: در این سازه ها وظیفه باربری به صورت کامل توسط دیوارها و یا قاب ها انجام می شود. سازه های سرد نورد شده مرسوم ترین نوع هستند و علاوه بر وزن کمی که دارند، سرعت اجرای بسیار بالایی هم دارند. انواع سیستم سازه ای موجود در این بخش بیشتر برای سازه های ویلایی و مکان هایی که نیروی زلزله زیاد نیست و در پهنه های لرزه خیزی کم و یا متوسط قرار گرفته اند و کمتر از ۳ طبقه دارند، استفاده می شود. پس این سازه ها، سازه هایی هستند که به لحاظ تجاری خیلی سازه های کاربردی نیستند.
- سیستم قاب ساختمانی: کی از رایج ترین و پرکاربرد ترین انواع سیستم های سازه ای است. دلیل آن اجرای راحت با اکیپ های اجرایی در کشور ما است و نیز طراحی آن ضوابط خاصی ندارد و اعضای مشخصی برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی طراحی می شوند.
- سیستم قاب خمشی: این سیستم رایج ترین سیستم در سراسر دنیا است و استفاده از آن محدود به ایران نیست. دلیل پر کاربرد بودن این سیستم سازه ای بیشتر به مباحث معماری و استفاده از پنجره های زیاد و بازشوهای زیاد در ساختمان مربوط می شود.
- سیستم دوگانه: این سیستم بعد از قاب خمشی یکی از رایج ترین انواع سیستم سازه ای در کل جهان می باشد. در این سیستم سازه ای نیروی جانبی به واسطه ترکیب سیستم قاب خمشی و دیوار برشی یا مهار بند ها تحمل می شوند و همه اعضا در ترکیب با یکدیگر در برابر نیروهای زلزله مقاومت می کنند. این سامانه ی سازه ای مورد علاقه خیلی از طراحان ساختمان است. به دلیل اینکه:
- فیوزهای زیادی دارد.
- برای ساختمان ها تا ارتفاع ۲۰۰ متر می توان از آن ها استفاده کرد.
- مقاومت بالایی نسبت به سایر سیستم های دیگر دارد.
- سیستم کنسولی: در این سیستم از طره ها و کنسول هایی مثل بالکن ها و یا خانه آبشار خبری نیست. در این سیستم سازه ای کنسول ها به سبک ستون های طره ای هستند و تیرها به صورت مفصلی باید اجرا شوند و اگر هم سازه به صورت بتنی قرار است اجرا شود به عنوان مثال باید به جای تیرهای بتنی از خرپاهای فولادی استفاده کرد. این سیستم سازه ای محدودیت ارتفاع ۱۰ متری دارد و با توجه به این محدودیت، بهترین نوع استفاده از آن ها برای فضاهایی شبیه به انبارها و فضاهای مشابه نظیر مرغ داری ها است.نکته مهم این است که نیروهای جانبی در این سیستم توسط ستون ها تحمل می شوند و خرپاها یا تیرهای مفصلی اصلا نباید نیروی جانبی را در این نوع سازه ها تحمل کنند. زیرا در این سازه ها کل نیروها توسط ستون ها تحمل می شوند، ابعاد ستون ها از حالت معمولی خیلی بیشتر (حداقل ۲ برابر) است.
انواع سیستم سازه ای خارج از آیین نامه ۲۸۰۰:
- میراگر: میراگرها یکی از انواع سیستم های سازه ای هستند که برای مقابله با نیروهای جانبی طراحی شده اند. استفاده از تکنولوژی میراگر در سازه ها با این که عمر خیلی زیادی ندارد (کمتر از ۵۰ سال) ولی در مدتی کوتاه پیشرفت چشم گیری داشتند و خود را به همه جای دنیا رساندند. میراگرها همانطور که از اسمشان پیداست باعث میرا شدن و از بین رفتن نیروهای زلزله می شوند.
- جداساز لرزه ای: دسته دیگر از انواع سیستم های سازه ای خارج از ۲۸۰۰، جداسازهای لرزه ای هستند. کار اصلی جداسازها همانطور که از نامشان پیداست جدا کردن ساختمان به قسمت های مختلف است. این جداسازی معمولا در سطوح نزدیک به پی سازه انجام می شود. اساس استفاده از جداسازهای لرزه ای به این صورت است که با کم کردن شتابی که به ساختمان وارد می شود بتوان نیروی زلزله و جابه جایی نسبی در طبقات را تا حد زیادی کنترل کرد. همچنین جداسازها با افزایش زمان تناوب و افزایش میرایی در مباحث لرزه ای نقش به سزایی دارند و عملا به جای تقویت ظرفیت باربری سازه به کم کردن نیروی زلزله می پردازند.
- سوپر فریم: یکی دیگر از انواع سیستم های سازه ای که اخیرا استفاده از آن خیلی باب شده است سوپر فریم ها می باشند. این سیستم سازه ای که توسط ژاپنی ها ابداع شد به سیستم پلان باز نیز مشهور است و مزایای بی شماری دارد. خوشبختانه در کشور ما نیز یک نمونه موجود است و آن هم برج تجارت جهانی تبریز است. این سیستم سازه ای بر اساس ۴ تکنیک خاص که رمزهای اصلی آن هستند طراحی و ساخته می شوند.
- دیوار برشی فولادی: دیوار برشی فولادی یکی دیگر از انواع سیستم های سازه ای می باشد که اخیرا در کشور ما هم رواج زیادی پیدا کرده است. این سامانه ی سازه ای همانند دیوار برشی بتنی بوده اما به جای این که اجزای آن از جنس بتن باشند از جنس ورق های فولادی هستند که بسته به نوع ساختمان و مقدار نیروها دارای ضخامت های متغیری هستند. سیستم دیوار برشی فولادی یکی از بهترین سیستم های سازه های فولادی بوده که نه تنها سیستم فوق العاده قدرتمندی در جذب انرژی دارد بلکه کاملا هم اقتصادی است.
عوامل مؤثر در انتخاب سیستم های سازه ای
• تعداد طبقات ساختمان
• میزان حساسیت ساختمان ازنظر نوع کاربردی که دارد.
• میزان مقاومتی که سیستم موردنظر در برابر زلزله دارد.
• امکان بهسازی و مقاوم‌سازی حین بهره‌برداری از ساختمان
• میزان امنیت سیستم در برابر آتش‌سوزی
• میزان شکل‌پذیری و انعطاف سازه مدنظر در برابر زلزله
• امکان وجود شرایط بازسازی سیستم، بعد از وقوع زلزله
• نحوه واکنش سازه در برابر زلزله
• میزان سنخیت و تناسب محل موردنظر ازنظر ویژگی‌های زمین‌شناختی با ویژگی‌های سازه
• امکان اجرای سازه در شرایط آب و هوایی مختلف
• عمر مفید سیستم سازه ای
• میزان سهولت نصب قطعات سازه
• میزان زمان لازم برای اجرا
• امکان تأمین کردن ماشین‌آلات
• اینکه سیستم سازه ای موردنظر در آیین‌نامه 2800 قرار دارد یا نه
• میزان بودجه اختصاص‌یافته برای پروژه
در این مقاله به بررسی انواع سیستم های سازه ای پرداختیم. هرکدام از آن‌ها به نوبه خود و با توجه به اجزا و ترکیبات و ویژگی‌هایی که دارند، در ساختمان‌های مختلفی کاربرد داشته و نیروهای جانبی وارده بر ساختمان را کاهش داده، کنترل کرده و باعث افزایش ایمنی و کاهش خسارات می‌شوند. پارامترهای مختلفی در انتخاب سیستم های سازه ای دخیل هستند. برای گرفتن نتیجه بهتر از اجرای سیستم سازه‌ای، باید این عوامل با دقت مدنظر قرار گیرند.
Bonyadsite
اشتراک گذاری
