اصول طراحی سازه ساختمان

به جرات می توان گفت سازه هر بنایی که احداث می گردد مهم ترین رکن در عملیات اجرایی بنای مورد نظر خواهد بود به خصوص در کشور ما که بر روی گسل های متعدد زلزله خیز بنا شده و متاسفانه در طول سالهای متمادی تجربیات ناخوشایند بسیاری در بحث تلفات جانی و اقتصادی در پی هر زمین لرزه داشته ایم از این رو بیش از پیش بر ما ایرانیان واجب است نسبت به اصول مهندسی طراحی سازه اهتمام ویژه به خرج دهیم و سعی بر آن داریم تجربیات تلخ گذشته تکرار نشود.

 طراحی سازه ساختمان بنیان یک ساختمان است اصولی ترین متد برای طراحی سازه ساختمان همفکری تمامی عوامل درگیر در طراحی معماری و به طور کلی تیم اجرای ساختمان شامل مهندس معمار، مهندس تاسیسات ، محاسب، طراح نما و.. جهت رسیدن به نقطه مشترک برای طراحی سازه ساختمان به منظور طراحی سازه ای که بهترین فرم و فضا را برای درآمدن فضاهای داخلی، فرم و شکل کلی ساختمان، رایزر ها و داکت های ساختمانی و.. ارائه دهد.

طراحی سازه ساختمان، تمام موارد دخیل در اجرای ساختمان را در بر میگیرد در این بین نقطه نظرات متفاوت امری بدیهی است که با برگزاری جلسات و نشست های مختلف بین سایر اعضای درگیر در پروسه رفع خواهد شد و نتیجه پایانی طراحی سازه برای پیدا کردن بهترین روش اجرای سازه که مهم ترین عامل اجرای ساختمان نیز می باشد هدف ماست. مهندس سازه در ساختمان های متوسط آیتم های زیادی را در نظر میگیرد تا فرم سازه ایده آل و استاندارد متناسب با پروژه را پیدا کند برجسنه ترین آیتم هایی که از دید کارفرما جهت طراحی سازه ساختمان اهمیت دارد در وهله اول شامل قیمت مناسب پروژه و کیفیت اجرا و نقشه ساختمان را در بر میگیرد طراح سازه در طراحی خود اقتصادی بودن سازه را در نظر میگیرد تا هزینه های اجرای ساختمان از بودجه مورد نظر بالاتر نرود در واقع طراحی سازه ساختمان تا حد زیادی وابسته به بودجه اجرای ساختمان صورت میپذیرد و از این رو رکن اساسی در یک کیس معماری به شمار میرود.

 کیفیت طراحی سازه ساختمان

کیفیت طراحی سازه باید به گونه ای در نظر گرفته شده باشد که فضاهای طراحی شده توسط طراحی معماری با محدودیت روبرو نشود زیرا کلیه بخش های معماری از قبیل طراحی نمای ساختمان که خود به تنهایی از مهم ترین قسمت های یک بنا به شمار می رود کاملا تحت تاثیر سازه است یا در بخش های طراحی داخلی به عنوان نمونه ستونی در اتاق ها یا سایر فضاها ایجاد نشود یا تعداد پارکینگ ها مطابق با طرح معماری باشد آیتم دیگر زمان اجرای پروژه ساختمان در نظر گرفته شده به گونه ای که هر چه سرعت اجرای ساختمان بالاتر رود پروژه اقتصادی تر خواهد بود و طراح سازه این مورد را در طراحی سازه لحاظ میکند در هر یک از موضوعات مورد اشاره طراحی سازه ساختمان متفاوت خواهد بود مثلا در طراحی سازه بتنی با میلگرد و بتن و آرماتور سر و کار داریم یا  طراحی سازه فلزی که یک سازه فولادی یکپارچه داریم هر کدام ملاحظات خاص خود را جهت اجرای ساختمان خواهند داشت طراح سازه با طراحی و ترسیم تیر ها توسط پلان طراحی شده سازه بسته به ملاحظلات از انواع دال ها، تیرچه ها و.. در طراحی سازه ساختمان کمک میگیرد و با ترسیم مقاطع تیر ها (میلگرد های اصلی و تقویتی) دیتیل های طراحی سازه شامل اندازه ستونهای ساختمان و شماره و سایز میلگرد ها و خاموت ها نسبت به آکس بندی اندازه ها اقدام میکند و نهایتا با تیپ بندی میلگردها و ترسیم مقطع عرضی و طولی میلگرد ها یا تیرها و تعیین فاصله اصولی و استاندارد برای آرماتور بندی یا دسته کردن میلگرد ها و خاموت ها نسبت به طراحی سازه اقدام میکند.

با توجه به شرایط زمین در ایران و وجود گسل های فراوان طراحی سازه بسیار اهمیت دارد چرا که کلیه بار های وارد شده بر روی یک ساختمان شامل بار های مرده و زنده و عوامل طبیعی مانند باد و باران و. از طریق ساختار اسکلتی سازه (تیرچه، نیر اصلی، ستون ها ..) به فونداسیون ساختمان انتقال پیدا میکند و در صورت طراحی سازه نامناسب پایداری ساختمان ضعیف خواهد بود لذا بسیار اهیت دارد در انتخاب مهندس سازه و طراح سازه و در کل انتخاب شرکت مناسب برای اجرای ساختمان دقت نظر بالایی به خرج داد شرکت فراکارنو با سابقه اجرای پروژه های ساختمانی و با تیم مجرب طراحی سازه آمده اجرای پروژه های ساختمانی و طراحی سازه استاندارد اصولی برای کلیه متقاضیان گرامی مبیاشد.

در طراحی سازه ساختمان دو روش کلی وجود دارد که همواره انتخاب بین این دو شیوه از دغدغه سازندگان و طراحان است در اینجا به ویژگی ها و مزایا و معایب هر یک از دو شیوه طراحی سازه بتنی ساختمان و همینطور طراحی سازه فلزی ساختمان خواهیم پرداخت تا با زوایای هر یک از این دو متد در مقام مقایسه بیشتر آشنا شوید:

مقایسه طراحی سازه بتنی و فلزی

مقاومت سازه در برابر نیرو های کششی

هر یک از بخش های سازه چه بتنی و چه فلزی در مواجهه با عوامل طبیعی مثل زلزه و طوفان و.. در معرض نیروهای کششی و. قرار میگیرند که سازه های اسکلت فولادی مقاومت و یکپارچکی مناسبی در برابر انواع نیرو های برشی و فشاری و کششی دارند حال آنکه سازه های بتنی در مقابل نیروهای کششی استحکام کمتری دارند.

مقاومت سازه در برابر حریق

برای دانستن اینکه مقاومت کدام سازه ر برابر آتش سوزی بیشتر از دیگیریست به جنس مصالح می پردازیم در سازه فلزی یا فولادی که به شکل یکپارچه از فلز تشکیل شده با سرعت بیشتری آهن یا فولاد مقاومت خود را از دست خواهد داد نسبت به متریال سازه بتنی که شامل بتن، آرماتور و میلگرد و. است. به عنوان نمونه ساختمان برج های تجارت جهانی نیویورک و همچنین ساختمان پلاسکو خیابان جمهوری تهران هر دو از سازه اسکلت فلزی فولادی ساخته شده بود در صورتی که اگر سازه بتنی داشتند ساعت های بیشتری را دوام می آوردند و شانس اطفا حریق بیشتر می شد.

وزن ساختمان در طراحی سازه

وزن ساختمانهای بتنی تقریبا دو برابر ساختمانهای با سازه فولادی است علت این امر بالا بودن نسبت وزنی هر متر مربع از مصالح در سازه بتنی نسبت به سازه فولادیست به عبارتی در یک متر مربع سازه بتنی وزن مصالح تقریبا دو برابر این وزن در سازه فلزیست.

تاثیر مخارج مربوط به نگهداری بنا در نوع طراحی سازه ساختمان

طراحی سازه فلزی بر اثر مرور زمان و قرار گرفتن در معرض شرایط جوی و ترکیب با سایر مصالح در بخش های داخلی کم کم دچار فرسایش میشود و از قطر فلز کاسته می شود گرچه راهکارهایی برای حفظ مقاومت وجود دارد که هزینه بالایی دارد در مقابل سازه بتنی به علت تکثر متریال و ترکیب آنها ماندگاری بیشتری در برابر فرسایش و شرایط محیطی دارد.

میزان پرت مصالح در طراحی سازه 

به علت نحوه تولید اسکلت فلزی که در کارخانه انجام می گیرد سازنده پرت مصالحی در زمان اجرا ندارد اما سازه بتنی به خاطر اینکه در حین اجرا تولید می شود دارای پرت مصالح است.

تاثیر وضعیت جوی بر طراحی سازه ساختمان

در موقعیت های جوی مختلف سازه فلزی قابل اجراست و محدویتی ندارد اما سازه بتنی به شرایط آب و هوایی مثل باران یا فصول سرد و گرم سال به شدت وابسته است.

هزینه تمام شده در طراحی سازه

 هزینه اجرا در سازه بتنی به مراتب پایین تر است اولا به این دلیل که خرید هر یک از آیتم ها مثل میلگرد و بتن و آرماتور یک پروسه چند ماهه خواهد بود ولی درطراحی سازه فلزی به صورت یکجا بایستی هزینه خرید اسکلت فلزی را پرداخت نمایید 

دوم اینکه استجکام و کیفیت استاندارد در سازه فولادی منوط به تولید سازه در کارخانه و بهره گیری از اتصالات و پیج و مهر ه های مرغوب و باکیفیت است که متاسفانه در کشور ما این موارد هزینه بسیار بالایی دارند.

سومین عامل نیاز به دقت و وسواس بالا در سازه های فولادی ست زیرا به خاطر ارتباط تنگاتنگ هر یک از اتصلات باید تمامی زوایا و ابعاد دقت بالایی داشته باشند تا خطایی در کار نداشته باشیم که همین دقت نظر و حساسیت بالا هزینه ها را افزایش می دهد اما در سازه بتنی نیاز به این حد از ظرافت در کار نیست.

سرعت اجرا در طراحی سازه

در اینجا طبق روایتی که در آیتم قبلی گفته شد یعنی خرید یکجای اسکلت درطراحی سازه فلزی به همان نسبت سرعت اجرا نیز بالاتر می رود برخلاف طراحی سازه بتنی که سرعت اجرای به مراتب بیشتری دارد.

طراحی سازه و اثر آن برعمر بنا

همانگونه که در بحث هزینه نگهداری ساختمان اشاره شد با توجه به فرسایش بیشتر سازه فلزی متعاقبا عمر آن نیز نسبت به طراحی سازه بتنی کمتر خواهد بود.

ارزش سازه طراحی شده در پایان عمر ساختمان

برای استفاده از متریال به کار رفته در طراحی سازه بتنی در پایان عمر ساختمان در زمان تخریب بنا تقریبا تفکیک مصالح غیر ممکن یا بسیار پر هزینه خواهد بود اما در طراحی سازه فلزی با توجه به نرخ مشخص آهن در بازار جهانی به راحتی امکان فروش مصالح به کار رفته در اسکلت فلزی محیاست.

محاسبات طراحی سازه

 lمحاسبات فنی و مهندسی سازه در سازه اسکلت فلزی بسیار روشن است چرا که مشخصات فولاد با توجه به عیار به کارگیری عدد مشخصی هست اما در روش سازه بتنی هر یک از متریال به کار گرفته شده نظیر سیمان و معلقات آن بسته به کارخانه تولیدی و شرایط آب و هوایی هر یک عدد متفاوتی دارند.