امروز: سه شنبه, ۲۹ آبان , ۱۳۹۷ | Today: Tuesday, 20 November , 2018
منوی اصلی


طراحی بهینه سازه های فولادی و بتنی

خلاصه ای از روش طراحی به روش بهینه سازی

هر نوع سازه ساختمانی دارای یک پلان معماری و هر پلان معماری دارای یک مرکز جرم (مرکز ثقل ) می باشد که برای هر نوع پلان نقطه خاصی را به خود اختصاص می دهد. در روش های تحلیلی فرض بر این است که نیروی زلزله به مرکز جرم هر سازه وارد می آید و برای مقابله با این نیرو، المانهایی در سازه قرار می گیرد که بتوانند برآیند این نیروها را پاسخ دهند و در برابر زلزله یا باد یا هر فشار جانبی مقاومت نموده پایداری سازه را تامین نمایند.کلنیک تخصصی  C-S-H با مدل کردن دو پروژه ساختمانی با مقاومت های مشخصه ۲۵ و ۴۰ مگاپاسکال  نشان دادند که تغییرات قابل توجهی در خصوص قیمت تمام شده سازه رخ خواهد داد. کاهش ابعاد المان های فشاری، کاهش مصرف آرماتور و drift سازه و کاهش ارتفاع تیرها مواردی بود که در این دو مدل مشاهده شد. لازم به ذکر است که کارایی بالای بتن های پرمقاومت هاشیه امنی را جهت اجرای سالم در کارگاهها بوجود می آورد. 

انواع سیستم های متداول مقابله کننده در برابر زلزله عبارتند از:

۱)      سیستم قاب های ساده + مهاربند های فلزی  یا دیوارهای برشی

۲)      سیستم قاب های خمشی + مهاربند های فلزی  یا دیوارهای برشی

۳)      سیستم قاب های خمشی

در هر نوع سازه فلزی یابتنی نقطه اثر برآیند نیروهای مقاوم موجود در المان هایی که نیروی زلزله را تحمل می کنند مرکز سختی سازه را تشکیل می دهند . محل قرارگیری مرکز سختی به نوع سیستم سازه ای و مقدار سختی هریک از المان ها وابسته است.

حال شکل زیر را درنظر بگیرید:

پارامترهای استفاده شده در شکل به شرح زیر می باشند

fx: نیروی زلزله که براساس آیین نامه ۲۸۰۰ تعیین می شود.

fk: بر آیند نیروی زلزله که توسط سیستم های سازه ای باید تحمل گردد.

e: فاصله بین مرکز جرم و مرکز سختی.

t: پیچش وارد بر سازه در اثر وجود فاصله بین مرکز جرم و سختی.

با در نظر گرفتن رابطه استاتیک سازه ها می توانیم نتیجه گیری زیر را در نظر داشته باشیم:

پس نیروی زلزله باید با نیروی بر آیند سازه برابر گردد.حال اگر بتوان مقدار e  را کاهش داد پس می توان از این رابطه تعادلی به این نتیجه رسید که مقدار Tکاهش می یابد. و نهایتاً مولفه پیچشی که بحرانی ترین بحث در تخریب سازه ها می باشد به حداقل مقدار خود می رسد و در نتیجه مقدار فولاد و بتنی که در المانهای سازه ها صرف مهار این پیچش می گردد از روی سازه برداشته می شود که این مقدار در حدود ۴۰≈۲۰ درصد در سازه های مختلف می باشد. لازم به ذکر است هر چه پلان معماری سازه نامنظم تر باشد این اختلاف بیشتر خواهد بود.

 در این راستا این شرکت با تلاش فراوان و بهره گیری از نظرات علمی اساتید دانشگاه های معتبر جهان توانسته است با بکارگیری تکنیک علمی و کار نرم افزاری، سختی را به سمت مرکز جرم انتقال دهد تا خروج از مرکزیت بین جرم و سختی را به حداقل مقدار خود برساند .

لازم به ذکر است که در این روش حفظ و تدقیق در بارگذاری های ثقلی و لرزه ای مطابق با آیین نامه های متداول در کشور از جمله مقررات ملی ساختمان مبحث ششم ( جهت بارگذاری ثقلی – لرزه ای –باد) مبحث نهم جهت طراحی سازه های بتن آرمه و مبحث دهم جهت طراحی سازه های فلزی تحلیل و طراحی انجام  می گیرد و هیچ گونه مغایرتی با آیین نامه های تحلیلی و طراحی وجود ندارد.

در این راستا یکی از مسائلی که امروزه در طراحی ساختمان ها از اهمیت فراوانی برخوردار می باشد و کارفرما ها اعم از خصوصی و دولتی بر آن تاکید فراوانی دارند بهینه بودن سازه در کنار رعایت ضوابط فنی می باشد . در این زمینه این شرکت توانسته تاثیر بسیار چشمگیری در کاهش هزینه های سازه داشته باشد و از طرفی در هر منطقه با توجه به خصوصیات ساختگاهی و شرایط آب و هوایی و عرف اجرائی می تواند بهترین نوع سیستم سازه ای را به کارفرما پیشنهاد دهد که هم در زمان و هم در هزینه صرفه جویی قابل توجهی را داشته باشد.

نکته قابل توجه در مورد خروج از مرکزیت اتفاقی که ممکن است سوال را در ذهن محاسب ها ایجاد کند که براساس آئین نامه باید به سازه اعمال گردد در این است که مقدارپنج در صد خروج از مرکزیت اتفاقی با علامت مثبت و منفی به سازه اعمال می گردد.

این مقدار پیچش اتفاقی با پیچش واقعی سازه به صورت جبری جمع می گردد. به عنوان مثال e   فاصله خروج از مرکزیت واقعی هندسه مدل ریاضی سازه  و e0 خروج از مرکزیت اتفاقی با همان ۵ در صد بعد سازه می باشد. لذا می توان نتیجه گرفت :

که می تواند به صورت تجمعی بر سازه وارد گردد. اگر ۰→e  لذا فقط مقدار e0 در تحلیل باقی می ماند و همیشه در حالت بحرانی  بحرانی می باشد و با اضافه شدن ممکن است  بسیار افزایش یابد که باعث ایجاد مصرف بیشتر از حد فولاد و بتن در سازه می گردد.

تیم تخصصی سازه این شرکت با استفاده از تحلیل سختی ها قادر است مقدار e را به حداقل مقدار خود رسانده و سازه را از نظر محاسباتی مقاوم تر و از لحاظ مصرف مصالح، اقتصادی تر نماید .

فواید استفاده از روش بهینه درمحاسبه سازه 

–      اجرای سازه های بلند تاسقف ۵۰ طبقه وارتفاع ۱۵۰ متر

–      اجرای بسیارساده وبدون محدودیت به روش سنتی ویا صنعتی سازی

–      حذف مهاربند درسازه های فلزی

–      تیپ نمودن ستونها وتیرها درسازه ها ی بتنی ودر نتیجه حذف تعدادقالب ها دراندازه های مختلف

–      همگن شدن فنداسیون به واسطه حذف دیوار برشی ومهاربند

–      کاهش فولاد مصرفی سازه های بتنی وفلزی تا میزان ۳۰% الی ۵۰%

–      کاهش حجم بتن مصرفی درسازه های بتنی تا میزان ۲۰% الی ۳۰%

–      کاهش هزینه اجرا به دلیل نداشتن دیواربرشی درسازه های بتنی ومهاربند درسازه های فلزی

–      افزایش سرعت اجرای سازه با توجه به مقدارپایین مصالح مصرفی

–      افزایش مقاومت سازه با توجه به اینکه سازه دارای پیچش نمی باشد

–      پایین آوردن ابعاد ستونها وتیرها،جهت اضافه شدن فضاهای مفید داخلی

–      کاهش صدمات ناشی ازنیرو ی زلزله به دلیل کم شدن وزن سازه

–      تهیه لیستوفر دقیق سازه بتنی وفلزی

–      امکان استفاده ازمصالح مختلف فولاد ازجمله st-37  وst- 52  در طراحی سازه های فلزی

–      ارایه تکنولوژی روز دنیا وصنعتی سازی در سازه های مختلف