آموزش انتخاب سیستم سازه ای در طراحی سازه

یکی از مسائل مهم در طراحی سازه، نحوه انتخاب سیستم سازه ای مناسب است. در این مقاله انواع سیستم های سازه ای و معیارهای مهم برای تشخیص بهترین سیستم سازه ای، آموزش داده می‌شود.

معیارهای مهم در انتخاب سیستم سازه ای

به طور کلی در طراحی سازه برای انتخاب سیستم سازه ای مناسب، شناخت بارهای موجود در سازه، نحوه مقاومت در برابر آن‌ها و شناخت انواع سیستم های سازه ای لازم و ضروری است. در ادامه 7 معیار مهم، برای انتخاب بهترین سیستم سازه ای، شرح داده شده است.

1- شناخت انواع بارهای وارد بر سازه

به طور کلی بارهای وارد بر سازه به 2 دسته بارهای ثقلی و بارهای جانبی تقسیم می‌شوند. در شکل زیر یک تیر ساده نمایش داده شده است. اگر این تیر را در درس استاتیک آن را به ما نشان می‌دادند، همگی بر ناپایداربودن آن اتفاق نظر داشتیم؛ اما در واقعیت شرایط کمی متفاوت است و باتوجه به نوع بارگذاری باید متوجه شویم که چنین تیری پایدار است یا ناپایدار؟

همانظور که در شکل مشخص است سیستم تحت بارگذاری نشان داده شده است و این سازه پایدار می‌باشد. اگر بخواهیم مثالی واقعی از این سازه بزنیم، می‌توان میز و یا صندلی را مثال زد که چون برای بارهای ثقلی طراحی می‌شوند، نیازی به قیدهای جانبی ندارند و در صورت واردشدن نیروی جانبی، به راحتی حرکت می‌کنند.

در سازه های ساختمانی موجود نیز اگر تنها بار ثقلی بر سازه اعمال می‌شد، می‌توانستیم با اتصالات ساده و مفصلی، اعضا را به یکدیگر متصل کنیم. در حال حاضر و به خصوص در کشور زلزله‌خیزی مثل ایران، باید از اتصالات صلب (گیردار) استفاده کنیم. همچنین در صورت استفاده از اتصالات ساده، باید از مهاربند و یا دیوار استفاده نمابیم تا سازه در برابر نیروهای جانبی نیز پایدار گردد.

2- شناخت انواع سیستم های سازه ای

انواع سیستم های سازه ای به همراه ضریب رفتار، ارتفاع حداکثر، ضریب Cd و ضریب اضافه مقاومت Ω در آیین‌نامه 2800 معرفی شده است که در جدول زیر قابل مشاهده است:

لازم به ذکر است که در میان سیستم های فوق، سیستم های سازه ای زیر از اقبال بیشتری در بین طراحان برخوردار می‌باشند:

1. سیستم قاب خمشی فولادی متوسط و ویژه
2. سیستم قاب خمشی بتنی متوسط و ویژه
3. سیستم قاب ساختمانی به همراه مهاربند فولادی
4. سیستم های دوگانه

3- توجه به محدودیت ارتفاعی سازه

همانطور که در جدول بالا مشاهده کردید، برای هر سیستم سازه ای، یک حداکثر ارتفاع مشخص شده است. اگر ارتفاع سازه از این مقدار بیشتر باشد، اجازه استفاده از سیستم مورد نظر را نخواهیم داشت و باید سیستم دیگری را جایگزین کنیم.

4- توجه به کاربری و شهر محل ساخت سازه

مطابق با بند زیر که در توضیحات جدول 3-4 آیین‌نامه 2800 آمده است، سیستم های سازه ای که در کنار نام آن‌ها عدد 1 درج شده است، دارای محدودیت می‌باشند. بنابراین در حین انتخاب سیستم سازه‌ای باید به آن توجه نمود.

5- بررسی طراحی معماری

پس از اینکه بر اساس ضوابط سازه‌ای موجود، سیستم‌های برتر را انتخاب نمودیم، باید به سراغ طراحی معماری رفته و با توجه به نوع و ابعاد بازشوهای موجود در سازه، سیستم‌هایی که طرح معماری موجود را ارضا نمی‌کنند، از لیست حذف نماییم.

6- توجیه اقتصادی سیستم سازه ای

حال پس از اینکه سیستم‌های موجود از فیلترهای سازه و معماری عبور کردند می‌بایست با توجه به کاربری، اقلیم و از همه مهم‌تر بودجه کارفرما، سیستم نهایی را پیشنهاد دهیم.

7- در نظر گرفتن موارد خاص

لازم به ذکر است که در یک مورد خاص، آیین‌نامه حق انتخاب سیستم سازه‌ای را برای ما خیلی محدود می‌کند. در این حالت، اگر بخواهیم یک سازه با اهمیت خیلی زیاد را در یک منطقه با خطر نسبی فراوان طراحی نماییم، تنها مجاز به استفاده از سیستم‌هایی با پسوند ویژه هستیم. علت این است که آیین‌نامه در نظر دارد تا سخت‌گیری بیشتری را در خصوص این نوع سازه‌ها در نظر گیرد.

امیدواریم پس از مطالعه این مقاله بتوانید با دید مهندسی خود سیستم مناسب‌تری را هنگام طراحی سازه انتخاب فرمایید.