فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 31 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
آشنایی با سازه های فولادی
ساختمانهای فلزی و سازه های فولادی و معماری و فولادی
فولاد ، آلیاژی از آهن و کربن است که کمتر از 2 درصد کربن دارد. در فولاد ساختمانی عموما" در حدود 3 درصد کربن و ناخالصیهای دیگری مانند فسفر ، سولفور ، اکسیژن و نیتروژن و چند ماده دیگر موجود می باشد . ساخت فولاد شامل اکسیداسیون و جدانمودن عناصر اضافی و غیر ضروری موجود در محصول کوره بلند و اضافه کردن عناصر مورد نیاز برای تولید ترکیب دلخواه است. برای ساخت فولاد ، از چهار روش اصلی استفاده می شود. این روشها عبارتند از : روش کوره باز ، روش دمیدن اکسیژن ، روش کوره برقی ، روش خلاء . آنچه فولاد را به عنوان یکمصالح ساختمانی مناسب معرفی کرده می تواند شامل موارد زیر باشد : - تغییر شکل در اثر بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت - وجود خاصیت الاستیک و پلاستیک - شکل پذیری - خاصیت چکش خواری و تورق - خاصیت خمش پذیری - خاصیت فنری و جهندگی - خاصیت چقرمگی - خاصیت سختی استاتیکی و دینامیکی - مقاومت نسبی بالا - ضریب ارتجاعی بالا - جوش پذیری - همگن بودن - امکان استفاده از ضایعات - امکان تقویت مقاطع
طراحی ساختمانهای فولادی
انتخاب نوع مقطع ، روش ساخت ، روش بهره برداری و محل ساخت ساختمان ، خصوصیات و ویزگیهای متنوعی برای ساخت اسکلت باربر یک ساختمان بوجود می آورد. مزیتهای هر سیستم سازه ای و مصالح مورد نیاز آن سیستم را در صورتی می توان بکار برد که خصوصیات و ویژگیهای آن مصالح و سیستمها در مرحله طراحی به حساب آورده شود و طراح باید در مورد هر یک از مصالح به درستی قضاوت کند. این موضوع بویژه در ساختمانهایی که اسکلت فولادی دارند ضروری است. معیارهای سازه ای زیر اهمیت زیادی در طراحی کلی و ستون گذاری ساختمان دارد : - نوع مقطع - آرایش و روش قرار گیری مقاطع - فواصل تکیه گاهی - اندازه دهانه های سقف - نوع مهاربندی - نوع سیستم صلب کننده - محل قرارگیری سیستم صلب کننده
سیستم فضاسازی داخلی
برای استفاده بهینه از خواص مطلوب ساختمانهای فولادی ، سیستم فضاسازی داخلی باید بگونه ای اختیار شود که : - متشکل از قطعات پیش ساخته باشد ، بدین منظور که سرعت بیشتر نصب و برپایی سازه ، موجب کوتاه شدن زمان کلی ساخت می شود. – قطعات سبک باشد تا وزن کلی ساختمان به حداقل ممکن برسد. – نوع سیستم انتخاب شده ، سازگار با سیستم سازه ای انتخاب شده باشد. – با یک روش اقتصادی قابل محافظت در برابر آتش باشد.
فضاهای داخلی ساختمان فلزی معمولا" شامل : - سقفها - بام - دیوارهای خارجی - دیوارهای داخلی - سیستم رفت و آمد ( پله و آسانسور ) می باشد که با هماهنگی دقیق و علمی ، این امکان بوجود می آید که اقتصادی ترین روش ساخت و اجرای ساختمان بدست آید.
طراحی با توجه به روش مهاربندی
تمام ساختمانها باید برای مقاومت در برابر نیروی زلزله و باد و یا دیگر نیروهای افقی صلب شوند سیستم صلب کننده باید :
- نیروهای جانبی را به فونداسیون منتقل کند.
- تغییر مکانهای افقی را محدود کند.
در ساختمانهای بلند باید ملاحظات ویژه ای برای جلوگیری از ایجاد نوسانات ناشی از باد در نظر گرفته شود. بزرگی نیروهای افقی اعمال شده در اثر باد به عوامل زیر بستگی دارد:
- سرعت باد - شکل آیرودینامیکی ساختمان - وضعیت سطح نما - روشهای صلب کردن
یک قاب سازه ای فولادی را می توان به یکی از روشهای زیر مهاربندی کرد : - سیستمهای قاب صلب - سیستمهای قاب بادبندی - دیوارهای بتنی بصورت دیوارهای برشی یا هسته های بتنی
انتخاب روش صحیح مهاربندی ، اهمیت عمده ای در طراحی سازه ای دارد و حتی ممکن است کل اندیشه طراحی یک ساختمان بلند مرتبه را تحت تاثیر قرار دهد. مهار بندی به وسیله اعضای بادبندی یا دیوارهای بتنی به صورت دیافراگم صلب ، نقاط ثابتی را در ساختمان ایجاد می کند ، به گونه ای که آزادی عمل در جانمایی و معماری داخل ساختمان را محدود می کند.
طراحی با توجه به اجزای تشکیل دهنده فضاهای داخلی ساختمان
انتخاب سیستم مناسب برای اجزای داخلی ساختمان به عوامل مختلفی بستگی دارد. روشهای زیر به طور رایج در ساخت سقفهای متکی به تیرهای فولادی به کار می روند :
- دال بتنی درجا بر روی قالب مناسب
- دال بتنی پیش ساخته
- عرشه فولادی با بتن درجا
عملکرد مرکب بین دال بتنی و تیر فولادی که در هر سه روش امکان پذیر است ، سبب اقتصادی شدن ساخت می گردد. مسئله حفاظت قسمتهای فولادی سقف در برابر آتش سوزی باید در اجرای سقف در نظر گرفته شود. استفاده از سقف کاذب می تواند این کار را به خوبی انجام دهد. در سازه های اسکلت فلزی ، معمولا" دیوارهای خارجی باربر نیستند، برای ساخت این دیوارها ، بنابر شرایط موجود ، از مصالح مختلف استفاده می شود.
لزوم محافظت در برابر حریق ، خوردگی و عایق بندی صوتی
اغلب اظهار می شود که هزینه لازم برای محافظت ساختمانهای فلزی در برابر آتش سوزی و خوردگی و عایق بندی صوتی بسار زیاد است ، ولی استفاده از راههای معقول و مناسب برای هر ساختمان ، با توجه به سیستم بکار رفته در آن ، می تواند باعث کاهش این هزینه شود. ایجا یک سیستم محافظت در برابر آتش سوزی در تمام ساختمانهای فلزی لازم و ضروری است. آنچه از اقتصادی در این مسئله حائز اهمیت است ، استفاده از روش صحیح حفاظت اجزای فلزی است. اغلب المانهای داخلی ساختمان مانند سقف و دیوارهای داخلی و خارجی آن بعنوان یک سیستم محافظت در برابر آتش سوزی در ساختمان قابل استفاده است. تیرها و ستونهای فلزی می تواند به روش مناسب در بین این اجزا مدفون شود. در غیر اینصورت باید با روش مناسب اسکلت فولادی ساختمان محافظت شود.
از آنجایی که زنگ زدگی در قطعات داخلی ساختمان فولادی با توجه به رطوبت ناچیز موجود در هوا بعید به نظر می رسد ، محافظت در برابر خوردگی برای این قطعات یک مشکل جدی محسوب نمی شود. بنابراین حفاظت در برابر خوردگی فقط برای قطعات بیرونی و اجزایی که در معرض رطوبت هوا قرار دارند لازم و ضروری است.
مشخصات صوتی یک ساختمان ، بستگی به خواص اجزای داخلی آن دارد مانند نوع سقف و سیستم دیوارهای جداکننده و تیغه ها . در این بین ، سیستم اسکلت باربر ساختمان نقش کمتری دارد رفتار اسکلت یکساختمان بتنی و فولادی ، با یک سیستم فضاسازی داخلی مشابه ، یکسان است .
توجیه اقتصادی سازه های فولادی
در ارزیابی اقتصادی یک ساختمان فولادی ، فقط در نظر گرفتن قیمت مصالح ساختمانی و نیروی کار کفایت نمی کند و بقیه عوامل موثر در این موضوع باید مورد بررسی قرار گیرد. موارد زیر در اقتصاد یک ساختمان موثر است :
- قیمت زمین : بدلیل کوچک بودن مقاطع عرضی در ساختمانهای فولادی ، فضای کمتری توسط اسکلت سازه اشغال شده و در مقایسه با سازه های بتنی ، ساختمانهای فلزی در پلان دارای سطح موثر بیشتری هستند. بنابراین هزینه زمین در هر متر مربع مفید ساختمان ، در ساختمانهای فلزی کمتر خواهد بود.
- مصالح در دسترس
- ارزش نهایی ساختمان : هرچه مدت زمان ساخت یک ساختمان کوتاهتر باشد ، هزینه نهایی آن ساختمان کمتر خواهد بود. با توجه به روشهای مختلف ساخت سازه ، متوجه می شویم که در مقایسه با سایر روشها ، ساخت سازه های فلزی زمان کمتری صرف می کند.
- هزینه اسکلت اصلی سازه ( سفت کاری )
- تاثیر نازک کاری
- تاثیر نصب تجهیرات و تاسیسات
- نحوه تاثیر این عوامل در بهره برداری بهینه از ساختمان
- هزینه ایجاد تغییرات داخلی و بهسازی در ساختمان
- هزینه تخریب ( در ساختمانهای با عمر کوتاه )
بررسی میزان مصرف فولاد در ساختمانهای فلزی
در ساختمانهای فلزی ، هزینه با توجه به میزان مصرف فولاد در هر متر مربع مساحت کف ( تصویر افقی ) یا متر مکعب ساختمان محاسبه می شود. هزینه ساخت و میزان مصرف فولاد به عوامل زیر بستگی دارد :
- تعداد طبقات
- بار اعمال شده به طبقات ( مرده و زنده )
- دهانه ها در اطراف ستون
- ضخامت سقف
- سیستم سازه ای ( سیستم انتقال بارهای قائم و جانبی )
انتقال بار در سازه های فولادی
سازه های فولادی مشتمل بر تعدادی تیر و ستون به شکل قاب و نیز شامل تعدادی تقویت کننده ، به منظور ایستایی بیشتر می باشد. بدیهی است انتقال بارهای افقی و قائم از طریق این اجزاء صورت می گیرد. به این صورت که : - سقف ، بارهای عمودی را تحمل کرده و بصورت افقی ، از طریق تیرها به تکیه گاههای تیر منتقل می کند. – سیستم باربر قائم ( ستونها ) ، بارها را از تکیه گاههای دو سر تیر به فونداسیون انتقال می دهد. – همچنین سیستم های مهاربندی قائم و افقی ، بارهای جانبی ناشی از باد ، زلزله ، فشار زمین و ... را به فونداسیونها منتقل می نمایند.
ماهیت انتقال بار از طریق تیرها به تکیه گاهها و روش قرارگیری تیرها ( تیر ریزی ) به عوامل زیر بستگی دارد :
- نوع مقطع قابل استفاده با توجه به طراحی معماری
- فواصل تکیه گاهها و طول دهانه تیر با توجه به طراحی سازه ها
- روش انتقال بار توسط اجزای باربر
- سیستم تکیه گاهی انتخاب شده ( صلب ، نیمه صلب ، ساده )
ضعف‌ها و اشکالات اجرایی ساختمانهای فولادی در حال ساخت
سید مهدی زهرائی، استادیار گروه عمران دانشکده فنی دانشگاه تهران و مدیر بخش مهندسی سازه مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، دوره آموزشی، ضعف‌ها واشکالات اجرایی ساختمانهای در حال ساخت.
چکیده مقاله
با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم، احتمال وقوع زمین لرزه‌های بزرگ در بیشتر مناطق پرجمعیت کشور و نیاز جدی به اعمال کنترل کیفی در طراحی و اجرای ساختمان ها، هنوز توجه کافی به ساخت و ساز صحیح نشده است.
بقیه در ادامه مطلب ....
سید مهدی زهرائی، استادیار گروه عمران دانشکده فنی دانشگاه تهران و مدیر بخش مهندسی سازه مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، دوره آموزشی، ضعف‌ها واشکالات اجرایی ساختمانهای در حال ساخت.
چکیده مقاله
با وجود تجربه تلفات و خسارات سنگین زلزله های اخیر مانند زلزله های منجیل و بم، احتمال وقوع زمین لرزه‌های بزرگ در بیشتر مناطق پرجمعیت کشور و نیاز جدی به اعمال کنترل کیفی در طراحی و اجرای ساختمان ها، هنوز توجه کافی به ساخت و ساز صحیح نشده است.
ساختمان های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهد. در این مقاله مرور مختصری بر وضعیت اجرای این ساختمان ها در کشور می شود و موارد نقاط ضعف اجرایی که به‌طورمعمول بعلت سهل انگاری یا عدم تسلط کافی مهندس ناظر به اصول اجرایی ساختمان مقاوم در برابر زلزله رخ می دهد مورد توجه قرار داده و راهکار های مناسب و ممکن جهت بهبود ساخت و ساز ارائه شود.
مقدمه
با وجود لرزه خیزی بالای اغلب نقاط پر جمعیت کشور و آسیب پذیری ساختمان های موجود در برابر زلزله بر اساس تجربیات زلزله های اخیر مثل منجیل و بم و... هنوز توجه کافی به ساخت و ساز صحیح نشده است.از نظر مهندسی زلزله در حال حاضر احداث بناهای مقاوم در برابر زلزله به راحتی امکان پذیر است. لیکن درعمل مشکلاتی شکل گرفته که رسیدن به ساختمان های مقا وم تضمین نمی گردد. بیشتر ساختمان های کوچک مسکونی با نظارت صحیح مهندسان ساختما نی که دانش فنی لازم را دارند ساخته نمی شود و حتی اگر ساختمان مورد نظر درست طراحی و محاسبه شده باشد، به‌طورمعمول در اجرا به علت سهت انگاری مهندس ناظر و یا عدم تسلط وی به اصول اجرایی ساختمان های مقاوم در برابر زلزله طرح دچار خطا های گاهی اساسی می‌گردد.
مشکل اصلی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها حتی نمونه های جدید الاحداث در ایران عدم استفاده صحیح از دانش فنی در مراحل طراحی و اجرا میباشد. بسیاری از مهندسان کشور نه تنها اطلاعات کاملی در مورد اسیب پذیری و مقاوم سازی لرزهای ندارند، بلکه در مواجهه با غالب مسایل اجرایی معمول ساختمان نیز کوتاهی می کنند. لذا بایستی سطح آگاهی در اطلاعات فنی این افراد افزایش یافته و نیز مکانیزمی برای اعمال قاطعیت اجرایی و کنترل امر در نظر گرفته شود و البته طوری که حق مهندسی ناظر حفظ شده و مسئو لیتها به درستی تقسیم گردد. ساختمان های فولادی بخش قابل توجهی از ساخت و ساز در ایران را تشکیل می دهد. لذا در این مقاله وضعیت ساخت و ساز ساختمان های فولادی در کشور مختصرا مرور شده و یکسری علل ضعف اجرای این ساختمان ها بررسی شده و توصیه هایی جهت بهبود اجرا ارائه می‌گردد.
معایب و ضعف های ساختمان های فولادی موجود ضعف های عمده ساختمان های فولادی با توجه به نحوه طراحی و اجرای آنها در پی ها، ستونها، تیرها، اتصالات تیرها به ستونها، اتصال تیر به تیر اصلی، سیستم باربر جانبی، اعضای مهار بندی، اتصالات باد بند ها، سیستم دیافراگم، کف دیوار ها و تیغه های داخلی و راه پله می باشد.
پی ها و شناژ ها
در ساختمان های فولادی به طور معمول از پی های مستطیلی منفرد یا باسکولی و یا گاهی نواری استفاده می گردد که با شناژ های حداقلی به هم متصل می‌گردند. ابعاد این پی ها حتی گاهی برای بار های ثقلی کفایت نمی کند و تنش حداکثر وارد به خاک بیش ازمقاومت مجاز خاک می باشد.در عمل به جز برای ساختمان های بزرگ هیچ گونه ازمایشی جهت تعیین مقاومت خاک صورت نمی گیرد و اغلب ابعاد پی ها بر اساس مقاومت فرضی 2kg/cm2 به دست می آید. این عدد به‌طورمعمول به صورت محافظه کارانه انتخاب می شود. ولی برای ساختمان هایی که روی خاک های سست ساخته می شوند، دور از اطمینان خواهد بود.
ابعاد این پی ها در اثر وجود بار جانبی به طور معمول افزایش می یابد که در اجرای خیلی از ساختمان ها اعمال نمی شود. مشکل دیگری که در اجرای پی و شناژ ساختمان ها زیاد پیش می آید شناژ هایی است که با مقطعی بزرگتر وآر ماتور های بیشتر مثل یک تیر عمیق برای پی های کناری ساختمان نقش پی باسکولی را ایفا می کنند. ستون های موجود بر این پی ها با توجه به مجاورت زمین همسایه لنگر خمشی قابل توجهی به پی اعمال می کنند که به کمک پی نواری یا باسکولی تحمل می گردد. بعضی از طراحان در این زمینه از یک شناژ قوی استفاده می کنند که متاسفانه در عمل با همان شناژ حداقل اتصال بین پی ها (مقطع 40 در 40 و دارای 4 آرماتور نمره‌ی 14)
اشتباه می شود. چنین مساله ای همچنین ممکن است برای تحمل وضعیت اجتناب ناپذیر نیروهای به طرف بالا (uplift) در پای یک ستون بعلت نیرو های موجود در اعضای مهار بندی پیش آید.
اتصال ستون ها به پی ها
مسائل متعددی در اجرای اتصال ستون ها به پی ها پیش می آید. غالباً ابعاد و ضخامت صفحات زیر سری کافی نیست و گاهی تعداد پیچ های مهاری و قطر انها کم می باشد و به طورمعمول از یک پیچ با جوش بالای آن استفاده می گردد. بعضی اوقات بدنبال سهل انگاری در استقرار صفحه ستون ها و یا جابجایی احتمالی صفحه در حین بتن ریزی پی صفحه ستون در محل صحیح خود قرار نمی گیرد و یکی از مشکلات عمده ساختمان های فولادی را به وجود می آورد.
برای ساختمان های 4 طبقه یا بیشتر به‌طورمعمول باید ضخامت صفحات از 2.5 سانتی متر بیشتر باشد و یا اینکه از سخت کننده ها روی صفحه ستون برای افزایش مقاومت خمشی ان استفاده نمود. در عمل این ورق های تقویتی بدرستی بکار نمی روند و اغلب گیرداری ناخواسته‌ای را به صفحه ستون تحمیل می نماید.
اتصال نامناسب ستون به صفحه ستون در یک ساختمان فولادی که بطور ناخواسته قدری گیرداری بوجود آمده است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 31 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله ساختمانهای فلزی
