بررسی سیستم سازهای مختلف
جزئیات محاسباتی ، اجرایی و آئین نامه ای
LBF :بررسی آیین نامه های موجود – محاسبه وزن و بررسی سازه در هنگام زلزله
فهرست مطالب
مقدمه : ………………………………………………………………………………………………………………………….. 2
- بررسی ضعفهای ساختمانهای موجود و رایج در کشور : …………………………………………………………… 3
- بررسی عملکرد کلیه سازه های نوین موجود و شناخت نقاط ضعف و قوت در آنها : …………………………. 4
- برتری سازه فولادی سبک با مهاربند هم محور فولادی و مقاطع قوطی شکل (LBF) نسبت به سازه های نوین و رایج : ………………………………………………………………………………………………………………………….. 4
- سبک بودن :
- توزیع ستونها در سطح کل دیوارها و جدا کننده ها :
- حذف دیوارهای ریزشی و یکپارچه نمودن دیوارها :
- عملکرد باکسی و یا جعبه ای در سازه LBF :
- انتخاب اعضا و مقاطع مناسب جهت اجرا :
- اجرای آسان و قابل درک برای نیروها و عوامل اجرایی بومی :
- جزئیات محاسباتی ، اجرایی و آئین نامه ای : ……………………………………………………………………. 6
- تعیین اعضای ستون ها : ……………………………………………………………………………………………… 6
- بررسی بند 10-2-4 الزامات طراحی اعضا برای نیروی فشاری : ……………………………………………. 11
- تعیین اعضای تیرها : ………………………………………………………………………………………………….. 14
- طراحی اتصالات : ……………………………………………………………………………………………………… 17
- محاسبه جوش در اتصالات : ………………………………………………………………………………………… 20
- طراحی لاوک ها : ……………………………………………………………………………………………………… 26
- نمونه پروژه حاضر زیربنا در سه طبقه بصورت تیپ اجرا میگردد : ……………………………………. 35
- منابع و ماخذ : …………………………………………………………………………………………………………….. 42
مقدمه :
کشور ایران بر روی خط زلزله قرار دارد و همیشه مدام خطر وقوع زلزله ای دیگر برای ایرانیان نگران کننده بوده است .
در هر زمان که حادثه ای اتفاق افتاده ما دقیقا خانه هایی با همان مشخصات خانه های قبلی که به تازگی شاهد ویران شدن همین سبک ساخت و ساز در آن منطقه بوده ایم بنا کردیم و تقریبا میتوان گفت که از حادثه جدید درسی نگرفته ایم .
پس به بررسی ضعفهای ساختمانهای موجود پرداختیم تا ببینیم چه چیزهایی باعث اینهمه خسارات جانی و مالی در کشور شده است
- بررسی ضعفهای ساختمانهای موجود و رایج در کشور
- وجود دیوارهای ریزشی و سنگین که به علت سنگینی بسیار زیاد این دیوارها و عدم کلاف بندی درست و لازم با قسمتهای سازه ای در هنگام بروز زلزله گاهی اوقات سازه پا برجا بود ولی این دیوارها بودند که با آوار شدنشان جان عزیزی را گرفته بودند .
- کمانش ستون ها که هر کدام بار زیادی را تحمل میکردند و زمانی که بر اثر زلزله ستونی کمانش میکرد قسمت زیادی از سازه را تحت شعاع خود قرار می داد .
- اتصالاتی که در هنگام وارد شدن ضربات حاصل از زلزله تاب نیاورده یک سر تیری را آزاد میکردند و سقفی را ویران .
- ساختمانی که آنقدر سنگین بود که وزن بالایش موجب میشد سهم زیادی از جذب نیروهای زلزله و ویرانی ها را به خود اختصاص دهد .
- قسمتهای مختلف سازه ای و غیر سازه ای با هم عملکرد هماهنگی نداشته چون اتصال کاملی بین آنها نبود و یا ستونها و اتصالاتی که آنقدر با هم فاصله داشتند که در صورت بروز ضعف در یکی دیگر ستونها و اتصالات نمیتوانستند به کمک آن قسمت ضعیف شده برسند و آن قسمت چاره ای جز تحمل کل تنش های وارده و یا ویران شدن را نداشت .
- هزینه های بالای ساخت و ساز به روشهای معمول باعث شده که مردم تا حد زیادی تمایل به اجرای تمام اصول لازمه را نداشته و در مقابل اجرای خوب و اصولی که البته هزینه بر نیز میباشد ایستادگی کنند .
- زمان بر بودن ساخت سازه به روش معمول در هنگام بروز بحران و بلایای طبیعی خود مشکلی بزرگ به شمار میرود و افزایش سرعت ساخت در این نوع روشها تنها باعث کاهش کیفیت و پائین آمدن دقت عوامل اجرایی و طبیعتاً بروز ضعف های اجرایی می گردد .
- عدم عایق بندی بصورت کامل و اتلاف انرژی در سطح وسیعی از ساختمان که خود در فصلی مجزا قابل بحث میباشد .
- تغییرات در پلان ساختمانهای احداث شده موجود ، نیازمند صرف هزینه بالا و از بین رفتن و پرت شدن قسمت عمده ای از مصالح می گردد .
پس از شناخت ضعفهای سازه های معمول باید به بررسی سازه های نوین موجود می پرداختیم و نقاط ضعف و قوت و عملکردشان را نیز بررسی میکردیم .
- بررسی عملکرد کلیه سازه های نوین موجود و شناخت نقاط ضعف و قوت در آنها :
علی رغم تلاشهای صورت گرفته در سازه های نوین موجود مشاهده می شود که باز هم نتوانسته اند کاهش وزن قابل ملاحظه ای در سازه بوجود آورده و یا کاهش هزینهها را تأمین کنند . همچنین محدود بودن مراکز تولید مصالح مورد نیاز باعث صرف هزینه های حمل و انبارداری و قابل استفاده نشدن پرت های مصالح بصورت مجدد میشود .
- در سازه های نوین موجود نسبت به سازه های رایج و قدیمی الزام داشتن دانش و نظارت خاص و دقیق بر اینگونه سازه ها به شدت احساس میشود که این خود گاهی معایبی را نیز به همراه می آورد .
- عدم وجود مصالح مورد نیاز در محل و سختی های کار در خصوص تامین مصالح لازم از مراکز محدود تولید و تخصصی بودن اجرا و نبود نیروهای ماهر و بومی آشنا به اصول اجرای این سازه ها نیاز نظارت دقیق و مستمر را دوچندان میکند که همین دلایل ، باعث کاهش تمایل ناظرین و کارفرمایان به استفاده از این گونه روشها میگردد .
- برتری سازه فولادی سبک با مهاربند هم محور فولادی و مقاطع قوطی شکل (LBF) نسبت به سازه های نوین و رایج :
- سبک بودن :
اثر نیروی مخرب جذب شده زلزله توسط سازه در واقع ضریبی است از وزن کل سازه که این روش ساخت توانسته با جایگزینی مصالح سبک تر این نیروی مخرب را کاهش دهد به عنوان مثال استفاده از مصالح مانند فایبر سمنت و نمای خشک به جای نماهای سنگ با ملات ماسه سیمان و استفاده از گچ برگ های کناف به جای مصالح خاک گچ و گچ در نماهای داخل و همچنین اجرای سقف با ورق های گالوانیزه سبک به جای سقف های بتنی و حذف شیب بندی با پوکه ریزی و عدم نیاز به عایق کاری رطوبتی و همچنین عدم اجرای موزائیک روی بام عوامل سبک سازی می باشد تا جایی که توانسته اند تا 80 درصد وزن سازه را کاهش و در نتیجه نیروی وارده زلزله به ساختمان را به 20 درصد برسانند .
- توزیع ستونها در سطح کل دیوارها و جدا کننده ها :
توضیع ستون ها با مقاطعی کوچک در سرتاسر دیوارها و با کم کردن فواصل بین آنها ( حدود 60cm ) باعث تأمین سطح مقطع لازم جهت تحمل نیروهای وارده و توزیع آنها می گردد . ناگفته نماند که این روش باعث می شود در صورتی که در قسمتی از اتصالات نقصی بوجود آید ، اتصالات همجوار به کمک آن قسمت آمده و مانع از تخریب سازه میگردند .و در کل در این سازه هر کدام از اعضاء سهم ناچیزی از نیروهای وارده را نسبت به زمانی که در یک پلان چهار ضلعی فقط از چهار ستون که هر کدام باید نیروی عظیمی را تحمل نمایند خواهند داشت .
- حذف دیوارهای ریزشی و یکپارچه نمودن دیوارها :
همان طور که گفته شد در بسیاری از مواقع علت تلفات و خسارات , تخریب اعضای سازه ای نبوده بلکه عضوی غیر سازه ای مانند دیواری که اتصالات مناسبی با سازه ندارد آوار گشته و جان عزیزی را گرفته ولی در سازه LBF با توجه به ایجاد قابهای فولادی برای دیوارها و اتصال دقیق و کامل آنها به کفها, سقفها و دیوارهای عمود بر هم این خطر آوار شدن بکلی از بین رفته و اکنون همین دیوارها تبدیل به اجراء سازه ای یکپارچه ای شده اند که در پایداری دیگر اعضا نیز نقش بسزائی دارند .
- عملکرد باکسی و یا جعبه ای در سازه LBF :
در سازه های متداول عملکرد معمولا بصورت فرمی بوده که این نوع رفتار در هنگام وقوع زلزله خود را نشان میدهد ، تیری خیز میکند ، ستونی کمانش میکند ، طاقی میریزد و جان عزیزی گرفته میشود . از این رو در سازه جدید سعی بر ایجاد رفتاری باکسی شکل ( جعبه ای ) بوده تا بتوانیم کمانش در ستون و تیرها را به حداقل رسانده تا در هنگام وقوع حتی زلزله های شدید که سازه بصورت کامل فرم خود را از دست داده باز هم با توجه به وجود کفها و سقفها و دیوارهای متقاطع یکپارچه هیچ گونه آواری صورت نگیرد .
- انتخاب اعضا و مقاطع مناسب جهت اجرا :
استفاده از مقاطع پروفیل قوطی امکان تهیه آن را در تمام نقاط کشور میسر ساخته و شکل باکسی این مقاطع بهترین نوع رفتار و عملکرد را برای ستونها و ساخت و اعضا با نیروی محوری دارند و این ویژگی با توجه به پراکندگی ذرات به دور تار خنثی مقطع و ممان اینرسی یکسان حول دو محور اصلی ایجاد می شود
- اجرای آسان و قابل درک برای نیروها و عوامل اجرایی بومی :
تخصصی بودن بسیاری از سازه های نوین رایج نیازمند نیروهای ورزیده و ماهر می باشد و اجرای آن برای اکیپ های بومی امکانپذیر نیست ولی در سازه پیشنهادی ، ایجاد اتصالات گرم ( جوشی ) امکان استفاده از نیروهای نیمه ماهر بومی هر منطقه را مقدور می سازد .
- جزئیات محاسباتی ، اجرایی و آئین نامه ای :
طراحی سازه به گونه ای انجام شده که با کم کردن وزن بار مرده اجرایی ، اثر تخریبی نیروی زلزله را کاهش دهد و با شکل گیری و قرار گیری ردیف ستون ها در طول دیوار و کلاف شدن آنها با کف و سقف, سازه شکل باکسی به خود گرفته و این خود باعث بهبود عملکرد سازه در مقابله با نیروهای مخرب زلزله می باشد.
طراحی این سازه دقیقا متناسب با آئین نامه های مبحث ششم و نهم و دهم مقررات ملی ساختمان و آئین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) انجام شده و کنترل های مربوطه انجام گردیده که در ذیل بدان اشاره می کنیم.
- تعیین اعضای ستون ها :
4-1-1- مطابق مبحث دهم بند 10-2-2-2 طبقه بندی مقاطع فولادی از نظر کمانش موضعی بیان شده که در قسمت بند 10-2-2-2-1 مقاطع فولادی از نظر کمانش موضعی برای فشار محوری را به دو گروه مقاطع با اجزای لاغر و مقاطع با اجزای غیر لاغر طبقه نموده است که برای تعریف آن جداول 10-2-2-1 و 10-2-2-2 را ارائه کرده و در تبصره ای بیان نموده مطابق مقررات ملی این مبحث استفاده از مقاطع فولادی با اجزاء لاغر در اعضایی که تحت اثر فشار محوری قرار دارند مجاز نمی باشد.
جهت مشاهده ادامه مقاله ، مقاله را دانلود کنید