با انواع سازه ها آشنا شوید

گروه ساخت وساز: همگام با پیشرفت تکنولوژی، ساخت و طراحی سازه نیز تغییریافته است و صنعت ساختمان به عنوان یک صنعت پویا شاهد این دگرگونی هاست. در این مطلب برای آگاهی هر چه بیشتر مخاطبان، انواع طراحی سیستم های سازه ای را به طور مختصر توضیح می دهیم: سیستم سازه ای با دیوار باربر این سیستم قدیمی ترین و آشناترین روش ساخت هست که امروزه به دلایل آیین نامه ای و نیروهای جانبی زیاد موردتوجه قرار نمی گیرد. قاب مفصلی مهاربندی شده این سیستم از قدیمی ترین سیستم های سازه ای بوده که موردتوجه مهندسین در سال های قبل و حتی امروزی نیز می باشد. در این روش؛ بارهای ثقلی بر قاب مفصلی واردشده و به دلیل مفصلی بودن، قاب سازه معین بوده و به صورت استاتیکی تحلیل می شود و بارهای جانبی بر مهاربندهای آن واردشده و مهاربندها به روش های تقریبی یا دقیق قابل تحلیل است. لذا در سال های دور به دلیل عدم وجود حسابگرهای ماشینی در سازه ها از این سیستم بیشتر استفاده می شد. به عنوان مثال: برج ایفل ، برج امپایر استیت در نیویورک و.... با این سیستم ساخته شده اند (برج امپایر استیت در سال 1931 ساخته شده و در آن از مهاربندهای غیر هم محور و اتصالات پرچی استفاده شده است. این برج به مدت 40 سال بلندترین سازه جهان به شمار می رفت). قاب خمشی بعد از جنگ جهانی دوم اجرای سازه های بتنی آغاز شد و ساختمان های بتنی به دلیل اجرای هم زمان قاب آن به فرم قاب خمشی ساخته می شد. البته می توان سازه های فلزی را نیز به فرم قاب خمشی اجرا نمود. به هرحال در قاب خمشی نیروهای ثقلی و جانبی در تکیه گاه های تیرها لنگر خمشی ایجاد می کند و نیز تیرها و ستون ها در تحمل تمامی نیروهای وارده باهم وارد عمل می شوند. لذا تحلیل المان های این نوع قاب ها باید هم زمان انجام گیرد. قاب خمشی مهاربندی شده گاهی نیروهای جانبی به قدری زیاد بوده که المان های تیر و ستون قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل آن نیست لذا از مهاربندهای مختلف برای کمک به آن ها استفاده می شود که نوع این مهاربندها ممکن است فلزی بوده و یا از دیوارهای برشی بدین منظور استفاده شود. به هرحال باید 30 درصد بارهای جانبی را خود قاب خمشی تحمل نماید (دیوارهای برشی خود انواع مختلفی دارند مثلاً: دیوار برشی با المان مرزی ،بدون المان مرزی ، با بازشو ، بدون بازشو ، دیوار برشی کوپل و....) سیستم های فوق معروف ترین و متداول ترین سیستم سازه ای می باشند.اکنون به معرفی سیستم های جدیدتر می پردازیم: سیستم طره ای این نوع سیستم به ندرت اجرا می شود و تقریباً بدترین نوع سازه می باشد چراکه در مقابل بارهای جانبی بسیار ضعیف عمل می کند. سیستم فضایی عالی ترین و بهترین نوع سازه ای بوده و کامل ترین رفتار در مقابل بارهای جانبی و ثقلی دارد اما اجرای آن بسیار مشکل است و امروزه فقط برای پوشش سقف های سبک با دهانه های بزرگ استفاده می شود و تنها ساختمان 25 طبقه بانک مرکزی هنگ کنگ با این سیستم ساخته شده است. سیستم معلق یکی از معروف ترین سیستم ها برای پل سازی است اما در ساختمان سازی و بلندمرتبه سازی هم ندرتاً موردتوجه قرار می گیرد. در این سیستم برخی المان ها به فرم کششی برای تحمل بارهای ثقلی طرح می شود که اکثراً کابل های کششی با مقاومت زیاد می باشند. پل های بزرگ مانند؛ گل دین گیت در سانفرانسیسکو و ساختمان 25 طبقه مرکز پلیس سیاتل با این سیستم طراحی شده اند. سیستم هسته ای در این روش بارهای ثقلی توسط یکی از روش های فوق مثلاً؛ قاب مفصلی طراحی شده و بارهای جانبی بر هسته سازه وارد می شود. هسته به دو فرم هسته باز و بسته می تواند اجرا شود. در حقیقت هسته همان دیوارهای برشی در پروفیل های مختلف در مقیاس بزرگ می باشد. مثلاً به شکل که همان هسته باز است. لازم به ذکر است ؛ در طراحی هسته بایستی اثر پیچش دقیقاً موردبررسی قرار گیرد اما به دلیل مشکل بودن محاسبات پیچش درگذشته این بررسی صورت نمی گرفت ولی امروزه به دلیل وجود ماشین های حسابگر دقیق، اثر پیچش نیز دقیقاً موردمحاسبه قرار می گیرد. مجموعه آپارتمان های در دست احداث در منطقه ایل گلی تبریز با این روش ساخته می شود. این سیستم برای ساختمان های بین 20 الی35 طبقه مناسب است. سیستم قاب محیطی عالی ترین و پیشرفته ترین فرم ساختمان سازی می باشد که برای ساختمان های بالای 150 طبقه می تواند مورداستفاده قرار گیرد.در این سیستم بارهای جانبی به قاب محیطی وارد می شود و قاب محیطی خودنمای جالبی به ساختمان می دهد. برج های دوقلوی سازمان تجارت جهانی در نیویورک که موردحمله تروریستی قرار گرفت تحت این سیستم ساخته شده بودند. یکی از نکات مهمی که باید در طراحی این سیستم موردتوجه قرار گیرد؛ بررسی اثر shear lag در قاب محیطی است. اگرچه برخی از مهندسین به راین باورند که اثر shear lag در آن وجود ندارد اما برخی دیگر بر وجود این اثر اصرار می کنند اما باید گفت ؛ هرگز نمی توان مقدار واقعی این اثر را محاسبه نمود. لذا برای حل این مشکل سیستم زیر پیشنهاد می شود. قاب محیطی مهاربندی شده در این حالت کل قاب محیطی توسط مهاربندهای کلی و بزرگ مهاربندی می شود و تنها وجود مهاربندها برای حذف اثر احتمالی shear lag می باشد و بار نیروهای جانبی را خود قاب محیطی تحمل می کند. مجموعه قاب محیطی این سیستم نیز مانند قاب محیطی می باشد با این تفاوت که ساختمان از چند قاب محیطی تشکیل یافته است. به عنوان مثال برج سیرزتاور در شیکاگو که بلندترین برج امریکا می باشد ، از چهار قاب محیطی ساخته شده است.