Civil House

دانشنامه عمران

بادبندهای خارج از محور و برخی ایرادات در طراحی این بادبندها

نوع جديدي از بادبندها كه به تازگي استفاده از آن رو به افزايش مي باشد سيستم بادبندي خارج از محور1(EBF) ميباشد. اما متاسفانه اكثر طراحان آشنايي اندكي با نحوه طراحي اين سيستم بادبندي دارند.و اكثرا” به اين سيستم به چشم يك بادبند پرده اي و در جهت تطبيق با نقشه معماري (به طور مثال در محل در و پنجره )نگاه مي‌شود ؛ به همين جهت به نظر مي رسد لازم باشد كه در اين زمينه بحث بيشتري انجام گيرد.
در طرح و محاسبه شكلهاي مشبك و خرپاها تاكيد بر اين نكته هست كه تلاشهاي به وجود آمده همه به صورت نيروهاي محوري باشند و امتداد محور اعضاي جمع شده در يك گره تا حد امكان در يك نقطه تلاقي نمايد تا از به وجود آمدن لنگرهاي خمشي جلوگيري شود. تحقيقات سالهاي اخير در طراحي سازه هاي مقاوم در برابر زلزله نشان داده كه با طرح مهاربندي خارج از مركز، در سازه هاي فولادي مي توان مزايايي در تامين شكلپذيري سازه و اطمينان بر رفتار آن در زلزله به دست آورد. چنانچه در شكل (1) ديده مي شود مهاربندي خارج از محور به اين ترتيب به عمل مي آيد كه طراح به ميل خود مقداري خروج از مركز (e) را در مهاربنديهاي نوع 7 و8 (و يا انوا ع ديگر) تعبيه مي كند ، به طوري كه لنگر خمشي و نيروي برشي در طول كوتاهي از تير (يعنيe) كه به نام تيرچه ارتباطي (Link beam) ناميده مي شود به وجود آيد. تيرچه ارتباطي ممكن است در اثر لنگر خمشي به جاري شدن برسد؛ در اين صورت ارتباط را خمشي(Moment link) ميگويند ويا اينكه اگر طول (e) خيلي كوتاه باشد جاري شدن در برش اتفاق افتد كه در اين صورت ارتباط را برشي(Shear link) مي نامند. به اين ترتيب مي توان با كنترل شكلپذيريي تيرچه ارتباطي، شكلپذيري قابل اطميناني براي كل سازه ، درزلزله به دست آورد. مطابق آيين نامه 2800 ضريب شكلپذيري براي اين سيستم سازه اي R=7 ميباشد، كه در مقايسه با سيستم هم محور R=6)) حدود 15 درصد شكلپذيرتر ميباشد ، كه همين مساله باعث كاهش برش پايه زلزله به همين ميزان مي شود.
-تركيب اين سيستم با سيستمهاي سازه اي ديگر:
الف: تركيب در پلان:در بسياري از موارد ديده شده است كه طراحان در يك طبقه در يك يا چند دهانه از سيستم خارج از محور و در يك يا چند دهانه ديگر به موازات بادبندهاي نوع اول از بادبندهاي هم محور استفاده نموده اند. در اينجا بايد به اين نكته توجه داشت كه از آنجايي كه نوع رفتار اين سيستم با سيستم هم محور متفاوت مي باشد، اساساً استفاده از اين سيستم در تركيب با سيستم هم محور در يك جهت و يك پلان كاملاً مردود ميباشد و باعث ايجاد رفتارهاي غير متعارف در سازه در هنگام زلزله ميشود؛ به همين جهت به طراحان توصيه ميشود كه اگر تمايل به استفاده از اين نوع سيستم بادبندي دارند ، در پلان، تمامي دهانه هاي بادبندي را به صورت خارج از محور طراحي نمايند . البته اين مساله مانع استفاده از تركيب اين سيستم با سيستم قاب خمشي به صورت سيستم دوگانه و ضريب رفتار R=7.5 و يا استفاده از يك سيستم مقاوم متفاوت در جهت متعامد با جهتي كه از سيستم برون محور استفاده شده است ، نمي باشد.
ب: تركيب در ارتفاع:در اين زمينه نيز در موارد بسياري ديده شده است كه طراحان در يك دهانه بادبندي خاص در برخي طبقات (عموماً بنا به ملاحظات معماري) از سيستم خارج از محور استفاده كرده و باقي طبقات را به صورت بادبند هم محور طراحي نموده اند. در اينجا نيز بايد به اين نكته توجه داشت كه آيين نامه2 تركيب اين سيستم با سيستمهاي ديگر را در ارتفاع، به طور كامل ممنوع كرده است ، مگر در موارد زير:
1- براي بادبندهاي برون محور بالاتر از 5 طبقه ميتوان بادبند طبقه آخر را به صورت هم محور و بدون تيرچه ارتباطي طراحي نمود.
2- طبقه اول يك بادبند برون محور بيش از 5 طبقه مي تواند هم محور باشد به شرط آنكه بتوان نشان داد كه ظرفيت الاستسك آن 50 درصد بزرگتر از ظرفيت تسليم طبقه بالاتر از طبقه اول باشد.
پس همانطور كه ديده ميشود بهتر است در صورت تمايل طراحان به استفاده از اين سيستم بادبندي ، تمامي طبقات (مگر در موارد استثنا شده در بالا) به صورت خارج از محور طراحي گردند.
-طراحي تير در دهانه بادبندي: در سيستم بادبندي هم محور طراحي تيرها در دهانه هاي بادبتدي همانند ديگر تيرهاي معمولي وتحت بارهاي ثقلي انجام مي پذيرد و در تركيب بار زلزله نيروي قابل توجهي در اين تيرها ايجاد نميشود ؛ اما در سيستم برون محور علاوه بر برش و لنگرهاي بارهاي ثقلي ، در تركيب بار زلزله ودر اثر نيروهاي محوري ايجاد شده در بادبندها يك سري لنگر و برش اضافي در اين تيرها ايجاد مي شود و باعث بحراني شدن تركيب بار زلزله براي طراحي اين تيرها مي شود . معمولاً محل بحراني در اين تيرها محل اتصال بادبند به تير مي باشد و در اين محل عموماً احتياج به ورق تقويتي بال بالا وپايين مي باشد.
-طراحي تيرچه ارتباطي :يكي از مهمترين و حساسترين مسايل در سيستم برون محور ، طراحي تيرچه ارتباطي مي باشد ؛ مساله اي كه اكثر طراحان به راحتي از كنار آن ميگذرند. برخي از مسايلي كه در طراحي تيرچه ارتباطي بايد به آن توجه نمود ، به شرح زير مي باشد:
1- مطابق آيين نامه(( تيرچه ارتباطي بايد تمامي شرايط مقطع فشرده را دارا باشد.)) به اين ترتيب در صورت عدم استفاده از مقاطع نورد شده و استفاده از مقاطع ساخته شده (تيرورق) بايد محدوديتهاي مقطع فشرده در آن رعايت شود و مخصوصاً اتصال بال و جان تيرورق (حداقل در قسمت تيرچه ارتباطي) بايد با جوش پيوسته (ونه جوش منقطع) انجام گيرد. ضمن آنكه بايد توجه داشت كه جوش اتصال بال به جان بايد در برابر تنشهاي برشي موجود كفايت لارم را داشته باشند.(اين مساله در تيرچه هاي ارتباطي كوتاه كه معمولاً به صورت برشي عمل نموده و داراري برشهاي زيادي هستند بسيار حساستر ميباشد.)
3- مطابق آيين ئامه ((جان قطعه رابط بايد از يك ورق تك بدون هرگونه ورق مضاعف كننده تشكيل يابد و هيچگونه بازشويي نبايد در جان قطعه رابط تعبيه شود.)) به اين ترتيب همانطور كه مشخص است استفاده از مقاطع دوبل (به علت وجود بيش از يك جان ) و مقاطع زنبوري (به علت وجود سوراخ در جان ) براي قطعه رابط از نظر آيين نامه يك امر كاملاً مردود مي باشد؛ امري كه متاسفانه بسيار معمول مي باشد. گاهي ديده شده است كه برخي طراحان براي قطعه رابط از مقطع زنبوري استفاده نموده و تمامي سوراخها را در قسمت تيرچه ارتباطي به وسيله ورق تقويتي جان مي پوشانند، كه اين مساله نيز به اين دليل كه ورق تقويتي جان به نوعي يك ورق مضاعف كننده مي باشد، از نظر آيين نامه مردود ميباشد. پيشنهاد ميشود كه در صورت عدم جوابگويي مقاطع نورد شده تك براي اين تيرها، طراحان از مقطع I شكل و به صورت تيرورق و با جوش پيوسته جان وبال در قسمت قطعه رابط استفاده نمايند و به هيچ وجه از مقاطع دوبل وزنبوري استفاده ننمايند.
4- مطابق آيين نامه ((در انتهاي قطعه رابط كه عضو قطري به آن متصل است، بايد سخت كننده جان در تمام ارتفاع ، در دو طرف قرار داده شود.)) يكي از شايعترين ايرادات در طراحي قطعه رابط همين مساله ميباشد ، كه طراحان بايد به اين مساله توجه بيشتري نمايند. اين مساله به غير از سخت كننده هاي مياني قطعه رابط ميباشد كه لزوم قرارگيري يا عدم قرارگيري آنها بايد توسط طراحان مورد بررسي قرار گيرد.
-طراحي عضو قطري (بادبند):طراحي عضو قطري در اين سيستم مشابه سيستم هم محور ميباشد با اين تفاوت كه طبق آيين نامه ((هر بادبند بايد داراي مقاومت فشاري 1.5 برابر نيروي محوري نظير مقاومت خمشي قطعه رابط باشد.)) با توجه به اينكه در حالت طراحي معمولي مقاومت فشاري بادبند و مقاومت خمشي قطعه رابط به همديگر نزديك ميباشند ، رعايت اين بند باعث بالا رفتن سطح مقطع بادبند تا حدود 50 درصد نسبت به طراحي حالت معمولي در اين سيستم ميشود؛ ضمن آنكه بايد توجه داشت كه در اين سيستم به دليل آنكه معمولاً زاويه بادبندها با افق نسبت به سيستم هم محور بيشتر مي باشد ، نسبت به سيستم هم محور نيروي محوري بيشتري در بادبندها ايجاد مي شود.
-نتيجه گيري:استفاده صحيح از اين سيستم بادبندي باعث شكلپذيري بيشتر سازه و كاهش برش پايه زلزله ميشود ؛ اما در طراحي اين بادبندها بايد دقت كافي در جهت رعايت كليه نكات آيين‌نامه اي چه از طرف طراحان و چه از طرف دستگاههاي نظارتي انجا م پذيرد. طراحي صحيح اين بادبندها منجر به بادبندها و تيرهايي سنگينتر از حالت بادبند هم محور مي شود ؛ به همين جهت پيشنهاد مي شود كه طراحان حتي الامكان از اين سيستم به عنوان اولين گزينه استفاده ننماين

+ نوشته شده در  شنبه نوزدهم شهریور 1390ساعت 12:21  توسط ت.جهانبخش  | 

سازه های نو

کافی‌شاپ Fluff
موقعیت: نیویورک
طراح: LTL Architects (Paul Lewis, Marc Tsurumaki, David J. Lewis) از آمریکا
مساحت: 72 متر‌مربع
هزینه: 250000 دلار
تاریخ افتتاح: پاییز 2004


بارزترین ویژگی طرح حاضر، سطح و پوشش معماری آن است که به شیوه‌ای کاملاً جدید و استثنایی، از تکرار و کنار هم‌ گذاشتن تعداد بسیار زیادی از مصالح معمولی، پیش پا افتاده و ارزان ساخته شده است، بدین ترتیب که سقف و دیوارها، با استفاده از تکه‌ها و نواره‌های نمد و چوب چندلا که هرکدام تک‌به‌تک در محلشان جانمایی و تثبیت شده‌اند، بصورت یک سطح واحد و یکپارچه، پوشش داده شده‌ است.



ترکیب مصالح خاکستری، سیاه و سفید در فضای داخلی به گونه‌ای تنظیم ‌شده است که از یک ناحیه تیره‌‌تر در محل‌های نشستن به آمیزه روشن‌تری در سقف تغییر پیدا می‌کند. همچنین پوشش نواری خاص سقف و دیوارها موجب خلق یک جلوه پویای افقی می‌شود که به عنوان یک عامل جذاب‌ بصری، بازدیدکنندگان را از خیابان به سمت فضایی که با یک نمای تمام شیشه‌ای شروع می‌شود، هدایت می‌کند.


سیستم نورپردازی سقفی پروژه به صورت یک چلچراغ افقی چندشاخه، متشکل از 42 چراغ پرنور (با قابلیت تنظیم نور) که به یک سری شاخه‌های فولادی ضدزنگ متصل هستند، طراحی شده است. نکته جالب اینجاست که پوشش داخلی و سیستم نورپردازی طرح، همچون یک چیدمان هنری و توسط خود معماران ساخته و نصب شده ‌است.




در کل، این پروژه طرح / ساخت به خوبی توانسته است چیرگی و تسلط معمارانش را در کاوش فضا و سطح از طریق مصالح و بافت، به نمایش بگذارد، معمارانی که استفاده از مصالح کاملاً جدید و غیرمنتظره در هر پروژه، از ویژگی‌های کم‌نظیر معماری آنان است.

+ نوشته شده در  جمعه بیست و چهارم دی 1389ساعت 0:10  توسط ت.جهانبخش  | 

سازه های نو 3D

ابتدا تعريف مختصری از سيستم ساختمای 3D به آگاهی عزيزان می رسانم، صفحات 3D در ساختمان به عنوان ديوارهای باربر و جداکننده و سقف و کف ساختمان به طور دلخواه کاربرد دارد و شبکه مش بيرونی و داخلی صفحات (هر دو طرف) با بتن ريز دانه بتن پاشی می شود، ضخامت بتن در هريک از لايه های طرفين حدود 3 تا 4 سانتی متر می باشد، ساختمان های احداثی با 3D رفتار سازه ای جعبه ای شکل (BOX) دارند در اين نوع ساختمان ها انتقال نيرو به صورت خطی انجام نمی شود، بلکه به صورت سطحی است، در ساختمان های با سازه تير و ستون انتقال بار به صورت خطی است يعنی بار هر طبقه از طريق تيرها به ستون و از ستون به فوندانسيون منتقل می شود، در ساختمان های تير و ستونی در هنگام وقوقع زلزله با تخريب سازه ای در هر يک از اجزا اعم از تيرها يا ستون ها تخريب کلی و فروريزی ناگهانی صورت می گيرد، اما در ساختمان های احداثی با 3D چنانچه در اتصال يک ديوار يا سقف يا کف تخريبی ايجاد شود ساير اجزاء بار وارده را تحمل می نمايد و مانع از تخريب کلی ساختمان می شوند. اتصال ساختمان در سازه های اسکلت فلزی يا بتنی پيش ساخته موضعی و محدود است و به خصوص اگر ضعف جزئی در هر يک از اتصالات وجود داشته باشد در اثر نيروی جانبی، ساختمان را در معرض تخريب و آسيب جدی قرار می دهد، اما در ساختمان هايی که با روش 3D ساخته می شوند يکپارچگی اتصالات يکی از مهم ترين ويژگيهای اين روش ساختمانی می باشد و همين موضوع توجه مهندسين ساختمان را به اين روش جلب کرده است.

حال به تفکيک موضوع می پردازيم:

الف: عده ای از سازندگان در ساختمان سازی صنعتی از قطعاتی به نام ساندويچ پانل پلی اورتان استفاده می نمايند که يکی از مواد مصرفی در توليد عايق اينگونه پانل ها که اختصاراً (P . U) ناميده می شود ايزوسيانات و ماده پلی يور است و ديگری که به عنوان مکمل يا اکتيو مورد استفاده قرار می گرفت گاز فريون 11 به ميزان 10 کيلوگرم در هر متر مکعب عايق می باشد که با توجه به توليد پانل های P.U توسط سه کارخانه بزرگ و چندين کارگاه کوچک در کشور که سالانه حدود 1،500،000 وارد متر مربع می باشد و جهت توليد اين مقدار P.U حدود 1500 تن گاز فريون 11 وارد چرخه آلاينده های محيط زيست می شود، مضافاً اينکه هنگام توليد پانل و پس از آن نيز خطر گاز سيانور ناشی از ماده ايزوسيانات انسان ها، محيط زيست و ديگر جانداران را تهديد می کند.

چنانچه در پوشش ديوار و سقف سالن های سوله ساندويچ پنل های پلی استايرن جايگزين پانل های P.U شود علاوه بر حمايت از توليد داخلی (مواد اوليه پلی استايرن را پتروشيمی تبريز توليد می نمايد) از خروج مقدار قابل ملاحظه ای ارز نيز جلوگيری خواهد شد، زيرا مواد اوليه P.U کلاً وارداتی است.

ّ: حال اگر در ساختمان سازی به جای آجر و ديگر مصالح پانل های عايقدار " پوما " را جايگزين کنيم به جهت عايق شدن ديوارها و سقف ساختمان ها، مصرف سوخت کاهش می يابد در نتيجه دود آلاينده بخاری ها، آبگرمکن ها و شوفاژها به ميزان زياد کاهش می يابد و طبعاً در کاهش آلودگی از ناحيه نيروگاه های گازی نيز شاهد وضعيت بهتری خواهيم بود و شايد دود دودکش های بلند کارخانه های توليد آجر نيز کاهش يابد.

1- نفوذ آلودگی صوتی شهرهای بزرگ به منازل شهروندان کاهش می يابد و آن ها در محيط آرام تری به استراحت و تجديد قوا می پردازند.

2- به طور کلی در هزينه های بخش ساختمان سازی و صنايع جنبی صرفه جويی قابل ملاحضه ای خواهيم داشت.

نگاهی نو به ساختمان سازی به روش صنعتی:

ساخت و ساز مسکن به روش سنتی در دهه های اخير جوابگوی رشد فزاينده جمعيت در کشور ما نبود، هر چند که عده ای از سازندگان صنعت ساختمان کشور سعی نمودند با ارائه انواع قطعات پيش ساخته در عرصه ساختمان سازی صنعتی راه کارهای نوينی بيابند، اما به دلايل آتی الذکر موفق نبوده اند.

انواع پانل های متداول در کشورهای پيشرفته مانند ساندويچ پانل، درای وال، ورق آزبست، پلاستوفرم و غيره به دلايل بيگانه بودن با فرهنگ جامعه ما و گرانی آن و از طرفی بعضاً وارداتی بودن مواد اوليه آن ها مطلوب نبود، لذا تنها راه حل اين بود که روش پيش ساخته جديدی را که ارزبری هم نداشته باشد در کپسول و پوشش سنتی جايگزين و ارائه نمود که در جهت دستيابی به اين هدف شرکت پولاد مشبک ايستا اقدام به طراحی و توليد " پوما " نمود که يک قطعه پيش ساخته، سبک وعايق دار است که پس از ملات پاشی طرفين آن نمادی کاملاً سنتی می يابد که اين همان نقطه مطلوب در ساختمان سازی صنعتی و يا انبوه سازی مسکن به طريقه سريع اللحداث در کشورمان می باشد.


+ نوشته شده در  جمعه بیست و چهارم دی 1389ساعت 0:3  توسط ت.جهانبخش  | 

درز انبساط، درز انقباض

 درز انقطاع: برای جلوگیری از خسارت و کاهش خرابی ناشی از ضربه ساختمانهای مجاور به یکدیگر ، بویژه در زمان وقوع زلزله ، ساختمانهایی که دارای ارتفاع بیش از 12 متر یا دارای بیش از 4 طبقه هستند ، باید به وسیله درز انقطاع از ساختمانهای مجاور جدا شوند ؛ همچنین حداقل درز انقطاع در تراز هر طبقه برابر 100/1 ارتفاع آن تراز از روی شالوده است . این فاصله را می توان در محلهای لازم با مصالح کم مقاومت که در هنگام زلزله در اثر برخورد دو ساختمان به آسانی مصالح مزبور خرد می شوند ، پر کرد.
درز انبساط: برای جلو گیری از خراب های ناشی از انبساط و انقباض ساختمان بر اثر تغییر در جه حرارت محیطخارج یا جلو گیری از انتقال بار ساختمان قدیمی مجاور به ساختمانی که جدید احداث می شود ، همچنین در مواردی که ساختمان بزرگ است واز چند بلوک متصل به هم تشکیل می شود ، باید به کار بردن درز انبساط در محل مناسب پیش بینی شود . حد اقل فاصله ای از ساختمان با اجزای ساختمانی که باید در آن درز انبساط پیش بینی شود به نوع ساختمان ، تعداد ظبقات ، مصالح مصرفی و آب وهوای محل احداث بستگی دارد . بنابراین باید با مطا لعه کافی محل اندازه آن را مهندس طراح تعیین کند . برای پوشاندن و پرکردن فواصل درز انبساط از موادی که قابلیت ارتجاعی داشته با شند استفاده می شود این فواصل نباید با مصالح بنای یا ملات پر گردد.(تو طول ساختمان باشه میشه درز انبساط اگه بین دوتا ساختمان مجاور باشه میشه درز انقطاع)

 در مورد درز انقطاع شما باید حتمآ مقدار 1 درصد ارتفاع ساختمان را رعایت کنید. البته این یک درصد در هر تراز با توجه به ارتفاع همان تراز باید رعایت گردد. با توجه به آنکه معمولآ ستونها در طبقات بالاتر باریکتر از ستون در طبقات پایینتر است، پس عملآ در طبقات بالا که به درز اتقطاع بیشتری نیاز است فضای بیشتری نیز موجود است و عملآ با رعایت درز انقطاع در طبقات پایین در طبقات بالاتر نیز درز انقطاع نیز رعایت میگردد

توجه کنید نیروهایی که ما با توجه به  ضوابط آیین نامه 2800 محاسبه مینماییم با نیروهایی که در واقع به سازه اعمال میشود بسیار تفاوت دارد و این نیروها بسیار کمتر از مقادیر واقعی است. در عوض با نیروهای کاهش یافته دیگر به سازه در طراحی اجازه ورود به محدوده پلاستیک را نمیدهیم. تغییر مکانهایی که با نیروهای کاهش یافته محاسبه میشوند به تغییر مکانهای طرح معروفند و تغییر مکانهای ناشی از نیروهای واقعی وارد بر سازه ، تغییر مکانهای واقعی نامیده میشوند. تغییر مکان طرح به راحتی همانند بقیه تغییر مکانها در etabs مشاهده میشود. برای تغییر مکانهای واقعی تغییر مکانهای طرح را در ضریب 0.7R ضرب میکنیم

برابر نسبت تغییر شکل نسبی طبقه به ارتفاع نسبی طبقه است.

 مقادیر مجاز drift بر اساس بند 2-5-4 آیین نامه محاسبه میشود.

 درز انقطاع برای ساختمانهایی با بیش از دو سقف یا 8 متر ارتفاع از تراز یا حداقلh 005/. از زمین مجاور می باشد. h/100 پایه

مثال: ساختمانی در منطقه با تراکم متوسط، به ابعاد 8*20 جنوبی در مجاورت همسایه های شرقی و غربی واقع شده است. در صورتی که مالک درخواست ارتفاع 18 متر از تراز کف خیابان را دارد، مطلوبست محاسبه درز انقطاع؟

جواب: 18=۱۸/۱۰۰ عرض درز انقطاع 18 سانتیمتر می باشد. که نهایتاً عرض خالص بنا ۷۸۲ سانتیمتر می باشد. ۷۸۲= 18-800 

پس بین اضلاع شرقی و غربی بایستی 18 سانتیمتر درز انقطاع تعبیه گردد. که با توجه به 005/. سهم زمین، بایستی 9 سانتیمتر در هریک از اضلاع شرقی و غربی با مرز زمین مجاور درز تعبیه نماید. 9=18*005/.

 البته این ضوابط برای ساختمانهایی تا حداکثر 8 طبقه حاکم می باشد

حال سوالی که ممکن است مطح شود این است که آیا در درز انبساط درز از روی پی می خورد یا خود پی ها هم از هم جدا هستند

حداقل عرض درز انقطاع در تراز هر طبقه برابر 100/1 ارتفاع آن تراز از روی شالوده می‏باشد . این فاصله را می‏توان در محلهای لازم با مصالح کم مقاومت که در هنگام زلزله در اثر برخورد دو ساختمان به آسانی خرد می‏شوند پر نمود

 در صورتی که در نقشه های معماری درز انقطاع در ستون گذاری ستونهای کناری رعایت نشده باشد برای جلوگیری از مشکلات اجرایی حتماً باید با توجه به سایت پلان و مراجعه  به  بند  1-6-3  آیین نامه 2800 ویرایش سوم درز انقطاع را محاسبه و نقشه های معماری را تصحیح کرد.

 در بند 1-6-3 در معرفی میزان درز انقطاع لازم برای ساختمانهای با اهمیت زیاد و خیلی زیاد و زیاد در ساختمانهای با هشت طبقه یا بیشتر ذکر شده است: « هر یک از ساختمانهای مجاور یکدیگر، ملزم به رعایت فاصله ای معادل حاصلضرب 0.5R در تغییرمکان جانبی نسبی طرح  آن ساختمان در هر طبقه میباشند.»

به طور کلی، هدف از تعبیه درز انقطاع در ساختمانها، جلوگیری از برخورد ساختمانهای مجاور با یکدیگر و تشدید خسارات میباشد. بر این اساس فاصله بین ساختمانهای مجاور در هر طبقه نباید از مجموع حداکثر تغییر مکان واقعی طرح دو ساختمان در ارتفاع مورد نظر بیشتر گردد. پس باید در بند مورد نظر آیین نامه به جای « تغییر مکان جانبی نسبی طرح» کلمه نسبی حذف شده و « تغییر مکان جانبی طرح» جایگزین شود. قابل ذکر است که در ویرایش قبلی آیین نامه این اشکال وجود نداشت و در ویرایش جدید آیین نامه این اشکال به وجود آمده است


+ نوشته شده در  دوشنبه بیست و چهارم آبان 1389ساعت 4:24  توسط ت.جهانبخش  | 

دیوار برشی2

با نیروهای جانبی مؤثر بر یک سازه ( در اثر باد یا زلزله ) به طرق مختلف مقابله می شود که اثر زلزله بر ساختمانها از سایر اثرات وارد بر آنها کاملا متفاوت می باشد . ویژگی اثر زلزله در این است که نیروهای ناشی از آن به مراتب شدیدتر و پیچیده تر از سایر نیروهای مؤثر می باشند . عناصر مقاوم در مقابل نیروهای فوق شامل قاب خمشی ، دیوار برشی و یا ترکیبی از آن دو می باشند . استفاده از قاب خمشی به عنوان عنصر مقاوم در مقابل نیروهای جانبی بخصوص اگر نیروهای جانبی در اثر زلزله باشند احتیاج به جزئیات خاصی دارد که شکل پذیری کافی قاب را تأمین نماید .این جزئیات از لحاظ اجرایی غالبا دست و پاگیر بوده و در صورتی می توان از اجرای دقیق آنها مطمئن شد که کیفیت اجرا و نظارت در کارگاه خیلی بالا باشد از لحاظ برتری می توان گفت که دیوار برشی اقتصادی تر از قاب می باشد و تغییر مکانها را کنترل می کند در حالی که برای سازه های بلند قاب به تنهایی نمی تواند در این زمینه جوابگو باشد . حال به ذکر چند نمونه از دیوارهای برشی می پردازیم :

 1-دیوار های برشی فولادی : بعضی مواقع ورقهای فولادی به عنوان دیوارهای برشی بکار می روند . برای جلوگیری از کمانش موضعی چنین دیوارهای برشی فولادی لازم است از تقویت کننده های قائم و افقی استفاده شود.

 2-دیوارهای برشی مرکب : دیوارهای برشی مرکب شامل : ورقها ی تقویت شده فولادی مدفون در بتن مسلح ، خرپاهای ورق فولادی مدفون در داخل دیوار بتن مسلح و دیوارهای مرکب ممکن دیگر ، که تماما با یک قاب فولادی و یا با یک قاب مرکب تؤام هستند می شود .

 3- دیوارهای برشی مصالح بنایی : از دیر زمان در ساختمانهای مصالح بنایی از دیوارهای مصالح بنایی توپر غیر مسلح استفاده می شده است ولی روشن شده است که این دیوارها از نقطه نظر مقاومت در مقابل زلزله ضعف دارند و لذا اکنون به جای آنها از دیوارهای برشی مسلح نظیر دیوارهای با آجر تو خالی و پر شده با دوغاب استفاده می شود . 4-دیوارهای برشی بتن مسلح : نوع دیگری از دیواهای برشی ، دیوارهای برشی بتن مسلح است که در این مقاله به آن می پردازیم. یکی از مطمئن ترین روشها برای مقابله با نیروهای جانبی استفاده از دیوار برشی بتن مسلح است . دیوار برشی به عنوان یک ستون طره بزرگ و مقاوم در برابر نیروهای لرزه ای عمل می کند و یک عضو ضروری برای سازه های بتن مسلح بلند و یک عضو مناسب برای سازه های متوسط و کوتاه می باشد . انواع دیوار برشی بتن مسلح : دو نوع دیوار برشی بتن مسلح وجود دارد :

1-دیوار برشی در جا  :در دیوار برشی در جا به منظور حفظ یکنواختی و پیوستگی میلگرد های دیوار ، به قاب محیطی قلاب می شوند .

2-دیوار برشی پیش ساخته : در دیوار های برشی پیش ساخته یکنواختی و پیوستگی با تهیه کلیه های ذوزنقه شکل در طول لبه های پانل و یا از طریق اتصال پانلها به قاب توسط میخهای فولادی صورت می گیرد . تأثیر شکل دیوار : تعبیه بال در دیوارها برای پایداری و شکل پذیری سازه بسیار مفید می باشد  .  نیروهایی که به دیوارهای برشی وارد می شوند :

 به طور کلی دیوار های برشی تحت نیروهای زیر قرار می گیرند :

1-نیروی برشی متغیر که مقدار آن در پایه حداکثر می باشد .

2-لنگر خمشی متغیر که مقدار آن مجددا در پای دیوار حداکثر است و ایجاد کشش در یک لبه ( لبه نزدیک به نیروها و فشار در لبه متقابل می نماید ) با توجه به امکان عوض شدن جهت نیروی باد یا زلزله در ساختمان ، کشش باید در هر دو لبه دیوار در نظر گرفته شود.

 3-نیروی محوری فشاری ناشی از وزن طبقات که روی دیوار برشی تکیه دارد .

توجه : در صورتی که ارتفاع دیوار برشی کم باشد ، غالبا نیروی برشی حاکم بر طراحی آن خواهد بود لیکن اگر ارتفاع دیوار برشی زیاد باشد لنگر خمشی حاکم بر طراحی آن خواهد بود . به هر حال دیوار باید برای هر دو نیروی فوق کنترل و در مقابل آنها مسلح گردد.

طراحی دیوار برشی در مقابل برش :

اگر Vu تلاش برشی نهایی در مقطع مورد طراحی باشد بر طبق آیین نامه ایران باید Vu=5υchd=φchd(fc)^0.5  تعیین نیروی برشی مقاوم نهایی بتن :

 الف- حالتی که دیوار تحت اثر برش یا تحت اثر تؤام برش و فشار قرار دارد Vc=υcbwd:

 ب- حالتی که دیوار تحت اثر برش و کشش فرار دارد : Vc=υc(1+Nu/(3Ag))bwd (A) در این رابطه کمیت Nu/Ag بر حسب ( N/mm^2 ) می باشد و Nuدر این رابطه منفی می باشد حال اگر محاسبه نیروی برشی مقاوم نهایی بتن ( Vc) با جزئیات بیشتر مورد نظر باشد آنرا برابر با کمترین مقدار به دست آمده از دو رابطه زیر در نظر گرفته می گیریم و Vc=1.65υchd + (Nud)/(5Lw) وVc=(0.3υc+(Lw(0.6υc+0.15Nu/(Lwh)))/(Mu/Vu-Lw/2))hd Nu

 نیروی محوری برای فشار مثبت و برای کشش منفی است چنانچه Mu/Vu-Lw/2 منفی باشد رابطه A بکاربرده نمی شود . نیروی برشی مقاوم نهایی Vc برای کلیه مقاطعی که در فاصله ای کمتر از کوچکترین دو مقدار Lw/2 و hw/2 از پایه دیوار قرار دارند برابر با مقاومت برشی مقطع در کوچکترین این دو مقدار در نظر گرفته می شود .

نیروی برشی مقاوم نهایی آرماتور ها (Vs) از رابطه زیر محاسبه می شود Vs = φsAvfy d/S2 Av  سطح مقطع آرماتور برشی در امتداد برش و در طول فاصله S2 می باشد چنانچه مقدار Av را در اختیار نداشتیم می توان Vs را از رابطه زیر به دست آورد  Vs=Vu-Vc سپس به کمک رابطه فوق Av را به دست می آوریم . برای تأمین برش مقاوم Vsعلاوه بر آرماتور های برش افقی Av آرماتور های برشی قائم نیز باید در دیوار پیش بینی شود آرماتور گذاری در دیوار مطابق زیر انجام می شود : چنانچه Vu=0.0025 فاصله میلگرد های (S2 ) از هم نباید از مقادیر زیر بیشتر باشد : ρn= 3h Lw/5 350سطح مقطع کل بتن در امتداد برش / سطح مقطع آرماتور برشی در امتداد عمود بر برش نباید کمتر از 0.0025 و یا کمتر از مقدار زیر در نظر گرفته شود : ρn=0.0025+0.5(2.5-hw/Lw)( ρh-0.0025) لزومی ندارد  ρn>ρh در نظر گرفته شود . طراحی دیوار برشی در مقابل خمش : چنانچه ارتفاع دیوار برشی بلندتر از دو برابر عمق آن باشد مقاومت خمشی آن مشابه تیری که آرماتور گذاری آن در لبه های آن متمرکز است محاسبه می شود .

مقاومت خمشی Mu یک دیوار برشی مستطیلی نظیر دیوار برشی این چنین محاسبه می شود : Mr=0.5AsφsFyLw(1+Nu/(AsφsFy))(1-C/Lw) در رابطه فوق : Mr مقاومت خمشی نهایی دیوار :Nu  نیروی محوری موجود در مقطع دیوار: As   سطح مقطع کل آرماتور های قائم دیوار Fy  : تنش تسلیم فولاد :  Qs  ضریب تقلیل ظریب فولاد Lw  : طول افقی دیوار مقدار C/Lw از رابطه زیر به دست می آید  C/Lw=(w+α)/(2w+0.85β1) مقدار β 1 از روابط زیر به دست می آید : Fc=55 N/mm^2 → β1=0.65، w=As/(Lwh)*(φsFy)/( φcfc) φs=0.85 φc=0.6 a=Nu/(Lw*h*φcfc) h  عرض دیوار : Fc  مقاومت فشاری بتن ابتدا با توجه به آرماتور های قائم حداقل که به علت نیازهای برشی در دیوار تعبیر شده اند ظرفیت خمشی مقطع را به دست می آوریم . همواره باید ظرفیت خمشی بزرگتر یا مساوی نیروی خمشی نهایی دیوار باشد.

 ( Mr>=Mu) چنانچه ظرفیت خمشی کمتر از نیروی خمشی دیوار به دست آید باید یا با کاهش فواصل یا افزایش قطر آرماتور های قائم مقدار As آنقدر افزایش یابد تا خمش بزرگتر از لنگر خمشی مقطع گردد . شکست برشی لغزشی : در شکست برشی لغزشی ، دیوار برشی به طور افقی حرکت می کند برای جلوگیری از این نوع شکست آرماتورهای تسلیح قائم که به طور یکنواختی در دیوار قرار گرفته اند مؤثر خواهد بود و تسلیح قطری نیز می تواند مؤثر باشد . در قسمت زیر انواع مودهای شکست یک دیوار برشی طره ای گفته شده است : الف ـ گسیختگی خمشی ب ـ شکست لغزشی ج ـ شکست برشی د ـ دوران پی دیوارهای برشی با بازشو ها: شکست برشی یک دیوار برشی با بازشو ها ، اگرچه می توان با به کار بردن مقدار زیادی خاموت باعث اتلاف انرژی شد اما نمی توان انتظار شکل پذیری زیادی از آن داشت بنابراین بهتر است در چنین شرایطی از تسلیح قطری استفاده کرد .

+ نوشته شده در  دوشنبه هفدهم آبان 1389ساعت 1:30  توسط ت.جهانبخش  | 

سازه های فضایی ( فضاکار)

سازه های فضایی شکلهای هندسی منظمی هستند که در کنار یکدیگر تکرار شده و با اتصال مکرر این اجزا شبکه ای مستحکم و یکپارچه با ساختاری سه بعدی ایجاد می کنند . این اجزا از المانهای طولی ( با مقطع های مربعی ، دایره ای ، مثلثی و ... ) و اتصالهایی که هر روز بر انواع آنها افزوده می شود تشکیل می شود . جنس المانهای طولی متنوع بوده و بسته به نوع مصرف آنها متغیر خواهد بود ولی معمولاً از انواع پلاستیک و پروفیل ، فولاد و آلومینیوم استفاده می شود


به عنوان نمونه هایی از این نوع سازه ها در ایران ، پوشش مرقد مطهر امام و سقف چند غرفه نمایشگاه بین اللملی تهران را می توان نام برد . البته این نوع سازه پدیده خیلی جدیدی نیست ، زیرا گراهام بل طرحهایی از شبکه های منظم هندسی که کاربرد ساختمانی داشته باشد تهیه کرده بود . همچنین آلاچیقهای عشایر محلی ایران ، سبکی مانند این نوع سازه ها دارند ولی در دهه 60 میلادی بود که این نوع سازه ها به صورت موضوعی بین اللملی و قابل بحث مطرح شد به طوری که اولین کنفرانس بین اللملی سازه های فضایی ( فضاکار ) در سال 1966 در دانشگاه ساری انگستان برگزار شد .


دلیل شهرت ناگهانی چه می تواند باشد ؟ سازه های فضایی چه خصوصیاتی دارند که همه کشورها به آن روی آورده اند ؟


این سوال چند جواب می تواند داشته باشد :


1- سازه های فضایی از قطعه های پیش ساخته استاندارد تشکیل می یابند که در صورت تولید انبوه ، قیمت این قطعات بسیار پایین می آید . این قطعات توسط کارگران نیمه ماهر قابل نصب هستند .


2- یکی از مهمترین خصوصیات سازه های فضایی ، قابلیت پوشش سطحهای وسیع بدون ایجاد مانع و همچنین قابلیت پوشانیدن دهانه های بسیار بلند است که برای استفاده در امر ساختن استادیوم های ورزشی ، سالنهای چند منظوره ، آشیانه های هوایی ، سقف استخرها و ... ایده آل است .


3- سادگی ولی در عین حال زیباییظاهری این سازه ها توجه بسیاری از مهندسین معمار را به خود جلب کرده ، به طوری که قبل از مهندسین ساختمان ، این آرشیتکتها بودند که به این نوع سازه روی آوردند و تنوع بسیار وسیع آن ، که بویژه با پیشرفت علم کامپیوتر و ایجاد برنامه گرافیکی جدیدی بر آن افزوده شده ، قدرت خلاقیت بسیار زیادی به طراح می بخشد .


4- دانشمندان پس از آزمایشهای زیاد ، به مقاومت بسیار زیاد انواع مختلف سازه های فضایی در مقابل بارگذاریهای سنگین متمرکز یا نامتقارن پی برده اند . سازه های فضایی دارای آنچنان نیروی پایداری و مقاومت نهایی هستند که سازه را قادر به تحمل بارگذاری موضعی بیش از حد میکند . تجربه نشان می دهد که انواع ویژه ای از شبکه های فضایی حتی در صورت صدمه دیدن ، به صورت ناگهانی فرو نمی ریزند و این ویژگی ، در صورت بروز حریق و انفجار ، اهمیت بیشتری دارد .


همچنین استحکام این قابهای فضایی ، امکان جابجایی بعضی از ستونها را بدون ایجاد نقض ساختمانی می آورد .


5- با پیشرفت تکنولوژی ، مهندسین و طراحان ، انواع جدیدی از اتصالهای ارزان قیمت را اختراع کرده اند که اتصال چند قطعه را در فضا توسط کارگران نیمه ماهر بدون هیچ مشکلی ممکن می سازد .


6- از انجا که سازه های فضایی از نظر استاتیکی نامعین هستند بنابراین تحلیل دستی آنها با استفاده از روشهای دقیق ، کار بسیار دشواری است . این امر یکی از دلایل معوق ماندن طرحهای سازه های فضایی در گذشته بوده است ، ولی امروزه با استفاده از کامپیوترهای الکترونیکی و رورشهای ریاضی نوین ، امر تحیلی سازه بسیار سریعتر و دقیق تر از گذشته صورت می گیرد . همچنین استفاده از روشهای نوین طراحی بهینه سازه با حداقل مصالح را امکان پذیر می سازد و سازه ، دست بالا طراحی نمی شود .


از آغاز پیدایش سازه های فضایی اشکال بسیار گوناگونی به انواع آن افزوده شده که دارای طبقه بندی جامع ذیل است :


1- داربستهای اسکلتی ( Skeleton Frameworks )


2- سیستمهای پوسته تحت تنش ( Stressed Skin Systems )


3-سازه های معلق ( Suspended Structures )


4- سازه های هوای فشرده ( Pneumatic Structures )


در انواع این سازه ها ، اتصالهای مختلف که در طی مدت زمان طولانی تکمیل شده اند به کار گرفته می شوند و اکثر آنها شکل ظاهری بسیار ساده ای دارند . با استفاده از این اتصالها امکان ساختن این سازه ها به صورت دو و یا چند لایه وجود می آید و با استفاده از قطعات پیش ساخته می توان سازه های عظیمی را با هزینه کم و به آسانی ایجاد کرد .


یک نمونه از سیستمهای موفق ، سیستم گوی و لوله ( mero ) است که اتصالهایش گوی هایی با 18 سوراخ است که از جهات مختلف عضو می پذیرد و قدرت عمل زیادی را به طراح و سازنده می بخشد . یک نمونه جالب از سازه های دو لایه ، ساختمان نمایشگاه واقع در سائوپولو ، برزیل است که محوطه ای به مساحت 260 در 260 متر مربع را با تکیه بر 25 ستون و با استفاده از 48000 عضو لوله ای آلومینیومی پوشش می دهد . نمونه جالب دیگری از کاربرد سازه های فضاکار قابل جداشدن ، پارکینگ هیترو لندن است . این پارکینگ قابلیت تحمل 325 اتومبیل را داشته و استفاده از آن بسیار اقتصادی است . این نمونه ، تصور اکثر افراد را مبنی بر اینکه شبکه های فضایی فقط برای مسقف کردن محوطه بکار می روند را باطل می سازد . نمونه دیگر ، آشیانه هواپیما در لندن است که دهانه ای به طول 138 متر دارد . این سقف باید لوازمی به وزن حدود 700 تن را تحمل کند که 300 تن آن متحرک و شامل چندین دستگاه جرثقیل است که امکان تعمیرات و نگهداری هواپیما را به سهولت فراهم می آورد .
--------------------------------------------------------------------------------------
سازه های فضایی بعلت پخش نیرو در جهات مختلف از استحکام توام با سبکی استثنایی برخوردار می یاشد.به نحوی که وزن آنها 35% از سازه های متداول کمتر است و بعلت استفاده حداکثر از سیستم پیش ساختگی از سرعت ساخت و نصب بیشتری برخوردار می باشد و بعلت یکپارچگی میتوان کلیه سازه و تاسیسات مربوطه را در تراز زمین سوار کرده و سپس سقف را بالا برده و نصب کرد.

سازه فضایی با گسترش فضای باز بدون ستونها مترادف است که این امر راندمان فضا را بسیار بالا می برد(تا 25%) و این گسترش در هر دو بعد براحتی میسر است .

شکل منتظم سازه های فضایی نمای خوش آیندی را عرضه می دارد که به لحاظ معماری با ارزش می باشد و از این روست که بسیاری از معماران در سالنها و مراکز اجتماعات و غیره از سقف کاذب استفاده نکرده و خود سازه را به نمایش می گذارند.
امروزه با پیشرفت علوم و تكنولوژی نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه رخ نموده است . عامل زمان در ساخت سازه ها اهمیت دوچندان یافته و این امر گرایش به سازه های پیش ساخته را افزایش داده است همچنین با افزایش جمعیت بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیاری پیدا كرده است . در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین مجذوب قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاكار گشته پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه ها جسته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافته اند . با انتشار این نتایج روز به روز این عرصه با اقبال بیشتری مواجه گردید به گونه ای كه با گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه های فضاكار در كانون متخصصین و دانشجویان قرار دارد. در این مقاله منظور از عبارت سازه فضاكار سیستم های اسكلت فلزی بوده كه از بافت تعدادی زیادی المان یا مدول با شكلهای استاندارد به یكدیگر تشكیل می شوند و نهایتا یك سیستم سبك و با صلبیت زیاد را ایجاد می كنند . سازه های فضاكار در اشكال بسیار متنوعی ساخته می شوند كه مهمترین آنها عبارتند از : شبكه های مسطح دو یا چند لایه ، چلیك ها ، گنبدها و قوس ها . علاوه بر این ، سازه های فضاكار دارای بافتار متنوعی نیز می باشند . بدین ترتیب كه با تغییر در آرایش المان ها می توان بافتار جدید ایجاد كرد و بدیهی است كه كارایی هر بافتار باید در مقایسه با بافتارهای دیگر سنجیده شود . مثالهای متعددی از سازهای فضاكاری كه در دنیا و ایران ساخته شده است وجود دارد ؛ استادیوم های ورزشی ، مراكز فرهنگی ، سالن های اجتماعات ، مراكز خرید ، ایستگاه های قطار ، آشیانهای هواپیما ها ، مراكز تفریحی ، برجهای رادیویی و .....

2-تعریف و تاریخچه سازه های فضاكار:

به سازه ای كه اصولا رفتار سه بعدی داشته باشد ، به طوریكه به هیچ ترتیبی نتوان رفتار كلی آن را با استفاده از یك یا چند مجموعه مستقل دوبعدی تقریب زد ، سازه فضاكار نامیده می شود . با این تعریف طیف وسیعی از سازه ها یعنی حتی برخی از قوس ها و گنبدهای آجری گذشته نیز جزو سازه های فضاكار محسوب می شوند ، اما در اینجا منظور سازه های سه بعدی خاص هستند كه معمولا دارای اعضای مستقیم با اتصالات صلب یا مفصلی می باشند.

3- انواع سازه های فضاكار :

الف) شبكه های تخت : به تركیب یك سیستم یك یا چند وجهی با لایه های واحد شبكه گفته می شود . شبكه مسطح تركیبی از یك دو وجهی كه با تیرهای واحد متصل شده است می باشد . شبكه های تخت می توانند دارای یك ، دو یا سه و حتی چند لایه باشند ، ولی بیشتر به صورت دو لایه مورد استفاده قرار می گیرند. شبكه های دولایه از دو صفحه موازی كه بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشكیل می شوند . یك نمونه استفاده از این شبكه ها در آشیانه هواپیما است . زمانی كه اعضا در شبكه دولایه طویل شوند برای جلوگیری از خطركمانش كردن از شبكه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به اینكه نیمی از هزینه های سازه های فضاكار را پیوندها تشكیل می دهند این نوع سازه ها اغلب غیر اقتصادی است . نكته دیگری كه در طراحی شبكه های دولایه و اكثر سازه های فضاكار باید در نظرگرفت این است كه برای توزیع بهتر نیرو و كششی شدن آن ستون ها در داخل شبكه قرار می گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه ها در اطراف كنسول داشته باشیم .

ب) شبكه های چیلك : به شبكه ای كه در یك جهت دارای انحنا باشد ، چلیك می گویند . این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون می باشند و روی لبه های چلیك كه به تكیه گاه متصل است ، قرار می گیرند . چلیك ها دارای محور می باشند . اگر چلیك یك لایه باشد اتصالات به شكل صلب است . چلیك ها اغلب به شكل تركیبی استفاده می شوند و تیركمری نقش تركیب كردن چلیك ها به یكدیگر را بازی می كنند . نكته ای كه در طراحی این نوع سازه ها باید در نظرگرفت این است كه انتهای چلیك باید قوی باشد و این تقویت را می شود بوسیله تیر ، و تیروستون و شكل خورشیدمانند انجام داد . انواع چلیك ها عبارتند از : چلیك اریبی ، چلیك لملا با مقاطع بیضی گونه ، سهمی گون ، هذلولی گون و ..... .

اگر شبكه ای در دو جهت دارای انحنا باشد ، گنبد نامیده می شود . شاید رویه یك گنبد بخشی از یك كره یا یك مخروط با اتصال چندین رویه باشد . گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار می گیرند . ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15% قطر پایه گنبد باشد . گنبدها دارای مركز هستند . از انواع گنبدها می توان گنبد از نوع دنده ای اشاره كرد كه در صورتیكه تعداد دنده ها زیاد باشد باید به مسئله شلوغی اعضا در راس گنبد توجه شود كه برای اجتناب از این مسئله بهتر است كه برخی از دنده های نزدیك راس حذف شود . گنبد دیگری به نام اشفدلر ( مهندس آلمانی ) وجود دارد كه تعداد زیادی از این نوع گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است . از ایرادات این گنبد می توان به مسئله شلوغی اعضا در راس اشاره كرد ، كه برای حل این مشكل همان راه حل بالا ارائه می شود . نمونه دیگر از گنبدها ، گنبد لملا است . این گنبد را می توان به نوعی تركیبی از یك یا چند حلقه كه با یكدیگر متقاطع هستند ، دانست . از نمونه دیگر گنبدها می توان به گنبدهای دیامتیك و گندهای حبابی و ژئودزیك اشاره كرد. اتصالات در گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتما صلب هستند . از لحاظ پخش منظم نیرو ، گنبدهای ژئودزیك ، دیامتیك و حبابی بسیار مناسب هستند .

4- امتیازات سازه های فضاكار :

امروزه در سراسر دنیا سازه های فضاكار به سرعت در حال پذیرش و مقبولیت در بین طراحان و مهندسین سازه می باشند ، این امر را نمی توان فقط مرهون جذابیت و زیبایی بیشتر این سازه ها دانست ، بلكه دلایل متعددی كه در ذیل به پاره ای از آنها اشاره می شود در گسترش محبوبیت این سازه ها موثر بوده است :

· جذابیت و زیبایی بیشتر و قابلیت ساخت انواع فرمهای دلخواه

· ذخیره مقاومتی بیشتر به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا در مقایسه با سایر سازه های متداول .

· سختی و صلبیت زیاد این سقف ها قابلیت استثنایی برای حمل بارهای بزرگ متمركز و غیر متقارن بوجود می آورد.

· سیستم های فضاكار برای پوشش سالن های بزرگ اجتماعات ، سالن های نمایشگاهی ، ورزشگاه ها ، آشیانه هواپیما ، كارخانه های صنعتی ، مساجد و به طور كلی تمام سازه هایی كه به نحوی محدودیت تكیه گاه های میانی دارند ، ایده ال بوده و در این موارد از نظر جلوه های ظاهری و مسائل سازه ای حالت منحصربفردی را نسبت به سایر سیستم های جایگزین ایجاد می كند .

· اكثر سیستم های فضاكار پیش ساخته بوده و قطعات مورد نیاز آنها انبوه سازی می شوند به همین دلیل این سیستم ها معمولا به سادگی و در زمان كوتاهی تولید و نصب می شوند.

· در اخر می توان گفت كه اصلی ترین علت گسترش روز افزون سازه های فضاكار در جهان ، اقتصادی تر بودن این سیستم ها است
+ نوشته شده در  پنجشنبه پانزدهم مهر 1389ساعت 23:53  توسط ت.جهانبخش  | 

خرپا

 
 
پلی که از خرپا ساخته شده‌است.

خرپا سازه‌ای صلب از واحدهای مثلثی شکل است که از اتصال اجزای باریک و بلند ساخته شده است. خرپاها توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارند.

خرپاها از جملهٔ ساده‌ترین اعضاء باربر سازه‌ها هستند که در کل به عنوان اعضاء خمشی عمل نموده و در سقف‌ها، پل‌ها، و سازه‌های هوا و فضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. دراین گونه سازه‌ها به علت عدم وجود نیروی برشی و لنگر خمشی در تک تک اعضاء متشکله مثلث‌ها اتصالات باید به صورت مفصلی مدل شود.

خرپا بر حسب تعریف از مجموعه‌ای از اعضایی بوجود می‌آید که همگی در یک صفحه قرار داشته و ترکیب آنها یک شبکه مثلثی ایجاد نماید. چون در خرپاها فرض می‌شود که اعضا در انتهای خود به اعضای دیگر لولا شده‌اند بنابر این شکل مثلثی تنها شکل پایدار خواهد بود.

انواع

خرپاها به سه دسته زیر تقسیم بندی می‌شوند:

  • خرپا ساده: با مفصل نمودن سه عضو در انتهای یکدیگر و ایجاد شکل مثلث ساده تشکیل شده است. توسعه خرپا هر بار با اضافه نمودن دو عضو و یک گره صورت می‌گیرد. اعضای جدید در گره جدید به یکدیگر مفصل شده و انتهای دیگر آنها به گره‌های موجود مفصل می‌گردند.
  • ۲-خرپای مرکب یا Compounded Trusses:این نوع خرپا ترکیبی از چند خرپای ساده است.
  • ۳-خرپاهای پیچیده و مبهم


انواع خرپا خرپا ها را در یک تقسیم بندی ساده می‌توان به گونه‌های زیر تقسیم نمود : ۱- خرپای دوبعدی : در این دسته از خرپاها تمامی اعضای خرپا را می‌توان در یک صفحه جای داد. این بدان جهت است که از لحاظ هندسی اختلاف بعدی در نحوه قراگیری و جهت‌گیری اعضا وجود ندارد.بسیاری از طرح‌های کلاسیک خرپا در این دسته جای می‌گیرند. توانایی تحمل تنشها و بارهای صفحه‌ای و حجم و ابعاد متناسب از نقاط قوت این گونه برشمرده می‌شوند. ۲- خرپای این دسته از خرپاها بر خلاف نمونه قبل شامل شبکه‌ای از اعضا و اتصالات‌اند که روی هم حجمی را در برگرفته و در امتداد هر سه محور مختصات امتداد یافته‌اند. قدرت تحمل بارها و تنشهای سه بعدی از مزایای این گونه خرپا به شمار می‌رود که البته این مزایا با هزینه حجیم بودن سازه حاصل می‌گردند. ۳- خرپای چندگانه : این دسته از خرپاها با هدف حذف نقاط ضعف و حفظ نقاط قوت دو گونه قبل ابداع گردیده‌اند. در این گونه از خرپاها معمولا لینک‌های وسط به صورت تکی و لینک‌های بالا و پایین به صورت دوگانه و یا چندگانه طراحی می‌گردند. قدرت تحمل بارهای صفحه‌ای و مقاومت خمشی و کمانشی مناسب در جهات گوناگون، در عین حفظ ابعاد متناسب از جمله نقاط قوت این گونه‌اند.

+ نوشته شده در  شنبه سیزدهم شهریور 1389ساعت 1:26  توسط ت.جهانبخش  | 

دیوار برشی

علم مهندسی زلزله ساختمان‌ها در سال 1950 میلادی هم زمان با فعالیت‌های گسترده بازسازی پس از پایان جنگ جهانی دوم شروع گردید. تلاش‌های اولیه به منظور مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، براساس فرضیاتی نه چندان دقیق بر روی واکنش سازه در اثر ارتعاش زمین صورت گرفت که بدلیل کمبود ابزار تحلیل مناسب و سوابق اطلاعاتی کافی در مورد زلزله، روش‌های ناقصی بودند. مشاهده عملکرد سازه‌ها در هنگام وقوع زلزله و همچنین مطالعات تحلیلی و کارهای آزمایشگاهی و جمع‌آوری اطلاعات مربوط به زمین‌لرزه‌های چهار دهه اخیر، امکان ارایه روشی مدرن برای طراحی سازه‌های مقاومت در برابر زلزله را فراهم آورده است.

در طی دهه 1950، سیستم ”قاب خمشی شکل‌پذیر“ از سیستم ”قاب خمشی“ که در آن زمان تنها سیستم مقاوم در ساختمان‌های چندین طبقه‌ بتنی و فولادی بود ، منشا گرفت و به دلیل رفتار مناسب این سیستم در برابر زلزله، کاربرد آن تا اواخر دهه 1970 ادامه یافت. در طی این مدت سیستم‌های جدیدتر و کارآمدتری نظیر دیوارهای برشی و یا خرپاها برای تحمل فشار جانبی باد در ساختمان‌های بلند رایج شدند و تقریباً روش ساخت به صورت قاب تنها در این ساختمان‌ها، کنار گذاشته شد.

تحقیقات تجربی و تئوری انجام شده در سراسر جهان طی دهه‌های 60 و 70 و 80 میلادی منجر به جمع‌آوری اطلاعات مفصلی در رابطه با واکنش سیستم‌های ساختمانی دارای دیوار برشی در هنگام زلزله شد که این مطالعات بر اهیمت قاب خمشی شکل‌پذیر در کاهش بار زلزله تأکید داشتند. با توجه به اینکه سازه‌های دارای صلبیت بیشتر (یعنی شکل‌پذیری کمتر) در هنگام زلزله، تحت نیروهای به مراتب قوی‌تری قرار می‌گیرند و از آنجا که وجود دیوار برشی در ساختمان‌ها باعث افزایش صلبیت آنها می‌شود، کاربرد دیوارهای برشی، نامناسب تشخیص داده شد و بیشتر ساختمان‌ها به روش قاب خمشی ساخته شدند. برای نمونه در برخی از کشورها خصوصاً کشورهای توسعه نیافته بدون رعایت حداقل ضوابط شکل‌پذیری، قاب‌های ساختمانی از انواع شکننده و فاقد قابلیت تحمل زلزله‌های قوی بدون وارد آمدن آسیب شدید به ساختمان، اجرا شدند و همانگونه که در زمین لرزه‌های چهار دهه اخیر مشاهده شد، بسیاری از ساکنین خود را در ”تله‌های مرگ“ گرفتار کردند. آنچه در زیر می‌آید، بیان خلاصه‌ای از رفتار سازه‌های دیوار برشی است که در حوادث زمین لرزه‌های 30 سال اخیر قرار داشته‌اند. 

زلزله ماه مه سال 1960 شیلی:

اولین گزارش در ارتباط با رفتار ساختمان‌های دارای دیوار برشی، مربوط به این زلزله می‌باشد تجربیات در زلزله شیلی، کاربرد دیوارهای برشی در زلزله‌های شدید را درکاهش خسارات سازه‌ای و غیرسازه‌ای، تأیید می‌کند. در چند مورد، دیوارهای برشی ترک خورده‌اند اما رفتار کلی ساختمان تغییر نکرده است.  

زلزله ماه ژوئیه سال 1963 یوگسلاوی:

در این زمین‌لرزه، دیوارهای بتنی غیرمسلح بکار رفته (مثلاً در هسته ساختمان و یا در طول آن) توانستند با مهار کردن پیچش بین طبقات از خسارات عمده جلوگیری کنند و تنها در چند مورد استثنائی قسمت‌های تحتانی تیرهای محیطی، در اثر لرزش‌های شدید، جدا شده بود.  

زلزله ماه فوریه سال 1971 سن فرناندو (کالیفرنیا):

پس از وقوع این زلزله، ساختمان 6 طبقه مرکز پزشکی IN-DIAN HILL با سیستم مرکب قاب و دیوار برشی، تنها نیاز به ترمیم داشت در حالیکه ساختمان 8 طبقه بیمارستان HOLLY CROSS در کنار آن بدلیل اینکه سیستم قاب تنها در آن بکار رفته بود. به شدت آسیب دید و نهایتاً تخریب شد. 

زلزله ماه مارس سال 1977 بخارست (رومانی):

در این زلزله که 35 ساختمان چندین طبقه به طور کامل ویران شد، صدها ساختمان بلند و برج‌های آپارتمانی که در آنها از دیوارهای بتنی در امتداد کریدورها و یا سرتاسر ساختمان استفاده شده بود، بدون خسارات عمده، سالم و قابل استفاده باقی ماندند. 

زلزله ماه اکتبر سال 1985 مکزیکوسیتی (مکزیک):

ویرانی‌های این زلزله در مکزیک، به خوبی عواقب عدم استفاده از دیوارهای برشی تقویت کننده را نشان داد. در این زمین‌لرزه حدود 280 ساختمان چند طبقه با سیستم قاب تنها، به دلیل نداشتن دیوار برشی به طور کامل تخریب شده و از بین رفتند. 

زلزله ماه دسامبر سال 1988 ارمنستان:

زلزله ارمنستان در سال 1988 دلیل دیگری بر نتایج منفی حذف دیوارهای برشی در ساختمان‌های چندین طبقه است. در این زمین‌لرزه 72 ساختمان به دلیل نداشتن دیوار برشی، به کلی ویران شده و 149 ساختمان در چهار شهر Leninakam و Spitak و Kirovakan و Stepomavan دچار آسیب‌های شدید شدند. با این وجود کلیه 21 ساختمان با پانل‌های بزرگ موجود در این چهار شهر هیچگونه آسیبی ندیده و در میان ویرانه‌های ساختمان‌های دیگر، پابرجا ماندند.

در دهه‌های اخیر روش‌های شکل‌پذیر ساختن سیستم‌های سازه‌ای که گاهی قابلیت افزایش مقاومت در برابر زلزله را نداشتند مورد توجه قرار گرفت که ضمن ایجاد احساس امنیت کاذب، هیچگونه بازدهی کافی نداشتند. در ابتدای پیدایش علم مهندسی زلزله، بسیاری از متخصصین مفهوم شکلی‌پذیری (ductility) را با انعطاف‌پذیری (flexibility) اشتباه کردند و در نتیجه سازه‌های انعطاف‌پذیر زیادی در مناطق زلزله‌خیز جهان ساخته شد. با اینکه تعدادی از آنها شکل‌پذیر بودند اما هنگام وقوع زلزله، در اثر پیچش زیاد بین طبقات، خسارات غیر قابل جبرانی به این ساختمان‌ها وارد شد. در ساختمان‌سازی امروزی که تنها 20 درصد کل مخارج مربوط به هزینه در سیستم سازه‌ای و مابقی صرف مخارج کارهای معماری و تأسیسات برقی و مکانیکی می‌شود. انتخاب یک سیستم سازه‌ای مناسب که امنیت جانی و مالی افراد را در برداشته باشد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده و یکی از راه‌های رسیدن به چنین امنیتی استفاده از دیوارهای برشی در سازه‌های بتنی می‌باشد.

جزئیات شکل‌پذیری دیوارهای برشی که بعد از مطالعات اخیر، در برخی آئین‌نامه‌ها ذکر شده‌اند هنوز در زلزله‌های واقعی مورد آزمایش قرار نگرفته‌اند. بدون شک استفاده از این جزئیات، باعث شکل‌پذیرتر شدن دیوارها می‌شود ولی میزان دقیق بهره‌وری از شکل‌پذیری باید در زلزله‌های واقعی و یا مطالعات پیچیده پاسخ‌های دینامیکی دیوار در اثر زلزله مشخص شود. طراحی دیوار به صورت شکل‌پذیر هنگامی صحیح است که مقاومت آن از طریق خمش صورت بگیرد نه از طریق برش و همچنین ظرفیت برشی دیوار در هر مقطع از برش آن مقطع که بر مبنای مقاومت خمشی دیوار به دست می‌آید، بیشتر باشد. علاوه بر این نه تنها ظرفیت برشی نهائی بلکه رفتار عضو بین حالت شروع ترک‌خوردگی و حالت گسیختگی برشی نیز مشخص باشد.

نتیجه

با اینکه سازه‌های دیوار برشی در 30 سال اخیر، از فولاد کمتر از مقدار توصیه شده توسط آئین‌نامه‌های فعلی آمریکا برخوردار بوده‌اند اما با این وجود در برابر زلزله‌های این سه دهه به خوبی مقاومت کرده‌اند. بررسی‌های انجام شده از سال 1963 به بعد روی عملکرد این سازه‌ها، هنگام وقوع زلزله، نشان داده‌اند که با وجود مشاهده ترک‌های مختلف، حتی یک مورد ویرانی یا تلفات جانی در سازه‌های با دیوار برشی گزارش نشده است. اغلب خسارات ساختمان‌های با سیستم قاب، در اثرپیچش طبقات (و در نتیجه گسیختگی برشی ستون‌ها) بوده است. البته این دلیل بر عدم مقاومت سازه‌های قابی طرح شده به روش‌های جدید، در برابر زلزله نمی‌باشد بلکه هدف نمایش قابلیت بالای دیوارهای برشی حتی در صورت آرماتورگذاری با شیوه‌های قدیمی و غیر علمی است. با مشاهده ویرانی ساختمان‌ها تحت زلزله‌های اخیر (1972 نیکاراگوئه و 1985 مکزیک و 1988 ارمنستان)، تأکید بر استفاده از دیوارهای برشی (مخصوصاً در ساختمان‌های مسکونی) امری معقول به نظر می‌رسد و نشان می‌دهد که ساخت سازه‌های بدون دیوار برشی در مناطق با زلزله‌حیزی شدید یک نوع ریسک محسوب شده که با توجه به عواقب ناگوار آن قابل توصیه نمی‌باشد.

 

+ نوشته شده در  دوشنبه هشتم شهریور 1389ساعت 0:46  توسط ت.جهانبخش  |