نقشه کشی و طراحی سازه با حداقل مصرف آهن

نقشه کشی و طراحی سازه با حداقل مصرف آهن

طراحی سازه ساختمان بررسی روشی برای مقاومت و استحکام سازه ها است.  طراحی سازه تولید سازه ای است که قادر به مقاومت در برابر تمامی بارهای وارده بدون شکست در طول عمر ساختمان باشد. طراحی سازه شامل مرحله برنامه ریزی، طراحی و اجرا می باشد. سازه های ساختمانی انواع مختلفی دارند که با در نظر گرفتن شرایط جغرافیایی، فنی و اجرایی محاسبه و طراحی می شوند.

طراحی سازه بهینه شده

طراحی سازه ساختمان بهینه شده استحکام سازه را افزایش داده و می تواند هزینه ساخت و ساز را کاهش دهد. هدف اولیه شرکت نقشه کش آرین پاراکس بهبود کارایی سازه است. کارایی یعنی زمان، پول و مواد خام محدود هستند و حفظ آن ها با حفظ سطح قابل قبولی از بازده مهم است. شرکت آرین پاراکس طراحی بهینه سازه ساختمان ها را جهت خدمت به شهروندان و ایجاد عملکرد رقابتی در جامعه ارائه می دهد.

 انواع سازه ساختمان

بطور کلی  یک نقشه کش در طراحی ساختمان ، سازه های ساختمانی را به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم می نماید. سازه های سنتی با استفاده از مصالح مانند خشت، سنگ، چوب و آجر ساخته می شوند. سازه های مدرن شامل سازه های بتنی، فلزی و صنعتی می باشند که در ادامه به معرفی آن ها می پردازیم.

طراحی سازه بتنی

سازه های بتنی، به ویژه سازه های بتن آرمه، یکی از رایج ترین انواع سازه هایی هستند که در طراحی سازه در سراسر جهان استفاده می شوند. اتصال بین فولاد و بتن به مهندسان اجازه می دهد تا سازه های مرکب را با در نظر گرفتن هندسه های پیچیده معماری با هزینه های منصفانه طراحی کنند. از سازه های بتنی در ساخت دیوارهای بتنی، نیروگاه های هسته ای، فونداسیون و … استفاده می شود.

طراحی سازه فلزی

سازه های فلزی از پرکاربردترین مواد هستند. استحکام، جوش پذیری و خاصیت کششی بالای سازه های فلزی باعث محبوبیت آن ها شده است. سازه های فلزی ستون های فولادی هستند که به وسیله پیچ و مهره، جوش و یا میخ بهم متصل می شوند.

انواع سازه های فلزی

فولاد آلیاژی از ترکیب آهن و درصد مشخصی از کربن است. بطور کلی سازه های فلزی به 4 دسته تقسیم می شوند.  سازه قاب بندی شده، سازه پوسته‌ای، سازه معلق و سازه خرپایی.

سازه قاب بندی شده

در طراحی سازه قاب بندی شده، ساختمان‌های اسکلت فلزی متشکل از تیرهای فولادی افقی و ستون‌های عمودی هستند که در شبکه‌ای مستطیلی به یکدیگر جوش داده شده‌ اند تا کف، دیوار و سقف ساختمان‌ها را پشتیبانی کنند. در طراحی سازه ساختمان از سازه های قاب بندی شده برای شکل دادن به “اسکلتی” استفاده می شود که ساختمانی در اطراف آن ساخته می شود.

سازه پوسته ای

سازه پوسته ای، در ساخت و ساز ساختمان، ساختار صفحه ای نازک و منحنی شکلی است که برای انتقال نیروهای وارده توسط تنش های فشاری، کششی و برشی که در صفحه سطح اعمال می شود، شکل می گیرد. آنها معمولاً از بتن تقویت شده با شبکه فولادی ساخته می شوند.

سازه معلق

سازه معلق سازه ای است که توسط کابل هایی که از تیرها یا خرپاهایی که در بالای یک ستون مرکزی یا هسته بتنی قرار دارند پشتیبانی می شود. این طراحی به دیوارها، سقف و کف‌های کنسولی اجازه می‌دهد که به طور کامل توسط کابل‌ها و ستون مرکزی پشتیبانی شوند. بهترین نمونه برای طراحی سازه در ساختار معلق پلهای معلق هستند.

سازه خرپایی

خرپا در اصل یک سیستم مثلثی از عناصر ساختاری مستقیم به هم پیوسته است که با اتصال های مفصلی فشار وارده بر ساختمان را به زمین منتقل می کند. رایج ترین استفاده از خرپا ها در ساختمان ها جایی است که در آن پشتیبانی از سقف ها، کف ها و بارهای داخلی مانند سرویس ها و سقف های کاذب به راحتی انجام می شود.

راهکارهای بهینه سازی در طراحی سازه ساختمان

بعد از آشنایی با انواع سازه نوبت به معرفی انواع بهینه سازی در طراحی سازه ساختمان می رسد. در ادامه به راهکارهای بهینه سازی در ساختمان اشاره خواهیم کرد.

• نحوه چیدمان ستون ها در طراحی سازه ساختمان اهمیت زیادی دارد. مثلا با حذف یک یا چند ستون با تغییر چیدمان ستون ها و نزدیک کردن آن ها به هم می توان سازه را بهینه کرد.
• استفاده از جوشکاری به جای پیچ و مهره در بهینه سازی وزن سازه اثر فراوانی دارد.
• رعایت تناسب و نظم در طراحی هندسی سازه و انتخاب سازه هایی مناسب با استفاده از علوم ریاضی باعث بهینه شدن طراحی سازه می شود. مثل ایجاد تناسب بین وزن و سطح مقطع طراحی شده.
• در نظر گرفتن ارتفاع ساختمان و به کارگیری قاب سیستم مناسب با آن، برای مثال استفاده از سیستم قاب ساختمانی با مهاربند برای ساختمان های کوتاه.
• استفاده از فولاد با آلیاژ کمتر و یا استفاده از پارتیشن هایی که به اندود مرطوب نیازی ندارند جهت بهینه کردن وزن سازه.
• استفاده از خرپای سازه ای یا میلگرد زیگزاگ جهت از بین بردن خمش ها در تیر و ستون ها جهت کنترل توزیع یکنواخت وزن ، تراکم و تنش در طراحی سازه
• استفاده از حداکثر مجاز آرماتور برای ساختمان های ضعیف.
• استفاده مناسب و ماهرانه از ترکیبات بتن و فولاد جهت تولید کامپوزیت ها با ویژگی های خاص.
• بررسی منطقه از لحاظ گسل های فعال و غیر فعال جهت مقاوم سازی بیشتر سازه ها در برابر زلزله.
• مهندسی ارزش برای بررسی تمام راه حل های کیفی و کمی برای اجرای طرح های ساختمانی.
• استفاده از ورق های فولادی برای ساخت دیوارهای خارجی جهت بهینه کردن مقاومت ساختمان در مهار کردن نیروهای جانبی.
• نزدیک کردن مرکز سختی ساختمان( نقطه ای که نیروی زلزله به آن وارد می شود) به مرکز جرم آن ( نقطه ای که تمرکز اعضای سازه در آن قرار دارد) جهت کاهش بی نظمی و پیچش در ساختمان برای بهینه کردن وزن سازه.
• استفاده از مهاربند ( داخلی و خارجی) برای کل پهنای ساختمان.

طراحی سازه  با حداقل مصرف آهن

برای شروع ساخت یک ساختمان ، انتخاب نوع سازه با توجه به کاربری، تعداد طبقات، نوع خاک، تعداد سقف های ساختمان و … تعیین می شود. به عنوان مثال سازه های بتنی برای ساخت بناهای بلند مناسب نیستند. برآورد تقریبی مقدار مواد مصرفی و هزینه ساخت از اهمیت بالایی برخوردار است. در کشور ما آهن به صورت کیلویی فروخته می شود و ساخت ساختمان های چند طبقه رواج بیشتری دارد. در نتیجه تخمین دقیق آهن مورد نیاز در ساخت ساختمان و قیمت روز آهن بخش بزرگ هزینه ساخت یک ساختمان می باشد.

جدول اشتال وزن انواع تیرآهن را با توجه به مشخصات ابعادی آن ارائه می دهد.

در پایان نقش یک نقشه کش در طراحی سازه ساختمان و محاسبات سازه جهت بهینه کردن طراحی سازه و کاهش مصرف آهن اهمیت بسیاری در کاهش هزینه ساخت و مواد مصرفی دارد.  متخصصان طراحی سازه ساختمان آرین پاراکس  در تمام مراحل ساخت همراه شما هستند.

منبع: arianparax.com