سیستم های سازه ای و انواع آن ها :
سیستم های سازه ای (structural system) و شناخت انواع سیستم های سازه ای برای ما بسیار موثر میباشد.در این مقاله از شهر نوین عمران ومعماری قصد داریم تا به معرفی انواع سیستم های سازه ای بپردازیم. سیستم های مختلف سازه ای هر کدام ساز کار مخصوص خود را دارد و استفاده ی بهینه از هر کدام میتواند مسئله طراحی ما را بسیار بهینه کند.
در انتهای این مقاله به مقایسه سیستم های گوناگون سازه ای میپردازیم و سعی میکنیم تا به شما در درک بهتر این موضوع کمک کنیم.در مقاله ای جداگانه به بررسی انواع سیستم های باربر سازه ای پرداختیم و انواع و اقسام این سیستم های باربر سازه ای را به صورت مختصز بررسی کردیم.
سیستم های سازه ای وابسته به بسیاری از شرایط ممکن است تغییر کند و این هنر یک طراح است تابتواند شرایط را به گونه ای کنترل کند تا هم سازه در برابر بارهای جانبی و ثقلی مقاوم باشد و هم کل پروژه ساخته شده از نظر اقتصادی به صرفه باشد.
اهمیت سیستم های سازه ای :
اجازه بدهید قبل از اینکه به مباحث علمی در مورد سیستم های‌سازه ای (structural system) بپردازیم مقداری شما را به این مقاله خوشبین کنم و خدمتتان عرض کنم که یک انتخاب درست در سیستم های باربرسازه ای چه نتایج فوق العاده ای را میتواند برای شما به همراه داشته باشد.
دعوتتان میکنم به قسمتی کوچک از پکیج بینظیر سیستم های باربر سازه ای و معرفی انواع سیستم های مختلف سازه ای که در این پکیج ما کاملترین مطالب و تخصصی ترین نکات را در مورد سیستم های باربر سازه ای برای شما تهیه کرده ایم.
مقایسه سیستم های باربر ساختمان با بدن انسان :
چند سال پیش در یک سمیناری در کشور ترکیه در مورد سیستم های سازه ای شرکت کردم.سخنران این سمینار یکی از بزرگترین طراحان سازه‌ای کشور ژاپن بود که علم بینظیری در مورد سیستم های‌سازه‌ای و انواع آن ها داشت.یکی از جالب ترین مثال هایی که تاکنون شنیده بودم مثال و مقایسه ی سیستم های سازه ای با بدن انسان بود که ازآن پس من هم در تمام سخنرانی هایم در مورد سیستم های سازه ای این مثال را بیان میکنم.
به بدن انسان و سازوکار آن دقت کنید.میتوانیم بگوییم بدن انسان از دو بخش مهم اسخوان ها و ماهیچه ها تشکیل شده است.در کنار این دو قسمت یک قسمت رابطی هم هست تحت نام ماهیچه ها.شاید بتوان گفت که استخوان ها کارهای اصلی را انجام میدهند و ماهیچه ها برای کار های جانبی مثل دویدن ، شنا کردن ، باشگاه رفتن و…ساخته شده اند.
درساختمان ها و سیستم های باربر سازه ای نیز ما دقیقا همین قسمت ها را داریم.هر ساختمان به طور کلی از اعضای باربر قائم همانند ستون ها و تیر ها و اعضای باربر جانبی همانند مهاربند ها تشکیل شده است.اما در کنار این دو قسمت، قسمت دیگری نیز برای ما مهم میباشد و آن هم نحوه ی اتصال قسمت های مختلف یک سازه میباشد.پس به طور کلی میتوان گفت که نحوه‌ی انتقال بارهای قائم و جانبی در سازه بستگی به نحوه‌ی ترکیب و آرایش اعضای باربر قائم سازه‌ای نظیر ستونها، تیرها و اعضای باربر جانبی نظیر مهاربندها و نحوه‌ی اتصال این اعضا دارد. به این ترکیب سیستم های‌سازه ای یا سیستم باربرسازه ای ساختمانی گویند.
معرفی انواع سیستم های سازه ای :
سیستم های باربرسازه ای و انواع این سیتم های ساختمانی در صنعت عمران و ساخت و ساز به ماهیتی از سازه میگویند که این ماهیت عامل انتقال بار ها از طبقات به پی و فونداسیون میشود.
شاید جالب باشید که بدانید بار های وارده به ساختمان به دو دسته ی عمده ی بارهای ثقلی (یا قائم) و بار های جانبی تقسیم میشود پس به همین نسبت ما در سازه های خودمان نیز باید سیستم های سازه ای قائم ( مثل قاب ساده ساختمانی ) و سیستم های سازه ای جانبی (سیستم قاب خمشی و یا سیستم مهاربندی ساختمان… ) داشته باشیم.البته نکته ی مهم در این جا این است که بدلیل اینکه برخی از سیستم های باربر سازه ای مثل قاب خمشی هم در برابر بارهای جانبی و هم در برابر بار های قائم رفتاری مناسب دارند میتوانیم در سازه ها از سیستم های سازه ای دوگانه مثل سیسیتم قاب خمشی و دیوار برشی و … استفاده کنیم.
سامانه های باربر قائم در سیستم های‌باربرسازه ای :
در هر سیستم باربر سازه ای اعضای باربر قائم از طریق ۴ عملیات یک بار ثقلی را دفع میکنند.
- در مرحله ی اول بار های قائم به سقف ها وارد میشود.
- در مرحله ی دوم بارهای وارده از طریق سقف ها به شاهتیر ها منتقل میشود.
- در مرحله ی سوم شاهتیر ها که بارهای ثقلی را از سقف گرفته اند به دو سر تکیه گاه خود یعنی محل حضور ستون ها منتثل میکنند.
- در مرحله ی چهارم ستون ها بار ها را از محل اتصال تکیه گاه های شاهتیر ها میگیرند و در نهایت به شالوده ها منتقل میکنند.
سامانه‌های باربر جانبی در سیستم های سازه ای :
سامانه‌ی باربر جانبی قسمتی از کل سازه است که برای تحمل بارهای جانبی ناشی از باد و زلزله به کار گرفته میشود. در ساختمانهای بلند اسکلت فلزی مرکب از تیر و ستون، استحکام و مقاومت آنها در مقابل نیروهای جانبی (باد و یا زلزله) بستگی به درجه‌ی گیرداری اتصالات تیر و ستونشان دارد.
اگراتصا‌لات بین تیر و ستون طوری مستحکم باشند که زاویه‌ی میان آنها تغییر نکند، ساختمان میتواند نیروهای جانبی را تحمل کند و از حالت شاقولی خارج نشود. اگر گیرداری بین تیر و ستون موجود نباشد و مثال اتصالات نزدیک به حالت مفصلی باشند، با وارد شدن نیروهای جانبی، زاویه‌ی بین تیرها و ستونها تغییر خواهد کرد و ساختمان به یک طرف متمایل میشود. واضح است که در این وضع، حالت تعادل پایدار نیست و سرانجام به خرابی ساختمان منجر خواهد شد.
انواع سیستم های سازه ای :
تا چند سال پیش هر مقاله و یا سمینار و یا ورکشاپ در مورد سیستم های باربر سازه ای و یا انواع سیستم های سازه ای را که مشاهده میکردیم ، مشاهده میکردیم که سیستم های سازه ای را بر اساس عملکرد آن ها در برابر بارهای جانبی دسته بندی میکردند.
به عنوان مثال یکی از بزرگترین استدلال ها اینگونه بود که در قاب خمشی ساختمانی به دلیل وجود اتصالات صلب و تکیه گاه های گیر دار ما انتقال لنگر از تیر به ستون را داریم ، حال این انتقال لنگر از تیر به ستون موجب ایجاد سختی جانبی میشود و همین سختی جانبی موجب این میشود که قاب خمشی در برابر بار های جانبی (مثل باد و زلزله ) رفتار مناسبی از خود به نمایش بگذارد.
اما در عصر جدید سیستم های سازه ای را بر اساس نوع سازه ( سازه ای بلند و سازه های کوتاه ) تقسیم بندی میکنند.
سیستم های‌سازه ای در ساختمان های کوتاه :
۱) سیستم باربر با دیوار باربر:
یکی ار قدیمیترین سیستم های باربر سازه ای که مهندسان ایرانی بسیار با آن آشنایی دارند سیستم برابر سازه ای با دییوار باربر میباشد که امروزه به دلایل ایین نامه ای و نیروهای جانبی زیاد مورد توجه قرار نمی گیرد.
۲) قاب ساده مهاربندی شده
در ابتدا لازم است که بگویم مهاربند چیست؟
سیستم مهاربندی ساختمان یکی از رایج ترین وقدیمی ترین سیستم های باربرسازه ای میباشد که در سوله ها و ساختمان ها ما به طور بسیار زیادی مشاهده کرده ایم. مهاربند ها اعضای باربر قطری میباشند که بار جانبی را به صورت کشش و فشار تحمل میکنند.
سیستم‌قاب ساده ساختمانی مهاربندی شده یکی از قدیمی ترین سیستم‌های سازه‌ای بوده که مورد توجه مهندسین در سالهای قبل و حتی امروزه میباشد.در این روش بارهای ثقلی بر قاب مفصلی وارد شده و به دلیل مفصلی بودن قاب سازه معیین بوده و به صورت استاتیکی تحلیل میشود و بارهای جانبی بر مهار بندهای آن وارد شده و مهاربندها به روشهای تقریبی یا دقیق قابل تحلیل است لذا در سالهای دور به دلیل عدم وجود حسابگرهای ماشینی در سازه ها از این سیستم بیشتر استفاده میشد به عنوان مثال: برج ایفل و برج امپایر استایت با این سیستم‌باربرسازه‌ای ساخته شده اند( برج امپایر استایت در سال ۱۹۳۱ ساخته شده و در ان از مهاربند های غیر هم محور واتصالاط پرچی استفاده شده است این برج به مدت ۴۰ سال بلند ترین سازه ی جهان به شمار می رفت).
۳) قاب خمشی ساختمانی :
بعد از جنگ جهانی دوم اجرای سازه های بتنی اغاز شده و ساختمانهای بتنی به دلیل اجرای هم زمان قاب ان به فرم قاب خمشی ساخته میشود البته میتوان سازه های فلزی را نیز به فرم قاب خمشی اجرا نمود.به هر حال در قاب خمشی نیرو های ثقلی و جانبی در تکه گاههای تیرها لنگر خمشی ایجاد میکند و نیز تیرها و ستونها در تحمل تمامی نیروهای وارده باهم وارد عمل می شوند لذا تحلیل المانهای این نوع قابها باید همزمان انجام گیرد.
۴) سیستم ترکیبی قاب خمشی مهار بندی شده :
گاهاً نیروهای جانبی به قدری زیاد بوده که المانهای تیر و ستون قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل ان نمی باشد لذا از مهاربندهای مختلف برای کمک به انها استفاده می شود که نوع این مهاربندها ممکن است فلزی بوده و یا از دیواهای برشی بدین منظور استفاده شود به هر حال باید ۳۰ درصد بارهای جانبی را خود قاب خمشی تحمل نماید (دیوارهای برشی خود انواع مختلفی دارند مثلا: دیوار برشی با المان مرزی – بدون المان مرزی – با باز شو – بدون باز شو – دیوار برشی کوپل و . . . )
سیستم های فوق معروفترین و متداولترین سیستم سازه ای می باشند اکنون به معرفی سیستم های جدید تر می پردازیم.
انواع سیستم های‌سازه ای ساختمانهای بلند
در هنگام معرفی انواع سیستم های‌سازه‌ای عناصراساسی تشکیل دهنده این سیستم ها ساختمان عبارتند از: عناصر خطی (ستون و تیر)، عناصر سطحی (دیوار و دال) و عناصر فضایی (پوش نما یا هسته مرکزی). ترکیبی از این عناصر اساسی سازه استخوان‌بندی ساختمان را به وجود می آورد که به اطلاح به آن ها سیستم های باربرسازه‌ای و سیستم های‌سازه‌ای میگویند. راه‌حل‌های ممکن بی‌نهایت زیادی را میتوان در پیش چشم تجسم نمود که متداولترین آنها عبارتند از:
۱) سیستم های باربر دیوارهای باربر موازی :
این سیستم از عناصر صفحه‌ای قائم تشکیل شده است و اکثراً برای ساختمانهای آپارتمانی بکار می‌رود که در آنها فضاهای آزاد بزرگ لازم نیست و سیستم‌های مکانیکی سازه هسته‌ای را ایجاب نمی‌کند.معمولا در سطح جهانی از این سیستم باربرسازه ای برای ساختمان های اداری استفاده میشود.
۲) سیستم های باربر هسته‌ها و دیوارهای باربر نمایی :
در بسیاری از مواقع مشاهده کرده ام که دانشجویان درک درستی از سیستم های‌سازه ای هسته ی مرکزی ندارند.هسته ی مرکزی در واقع دیوارهای برشی غول آسایی هستند که ئر فضای خالی محصور بین این دیوار ها برای تاسیسات و آسانسور استفاده میشود.
عناصر صفحه‌ای قائم و حول سازه هسته دیوارهای خارجی را تشکیل میدهند. در این روش فضاهای داخلی باز ایجاد میشود که وسعت آنها بستگی به ظرفیت سازه کف در پوشاندن دهانه ها دارد.
۳) سیستم های باربر صندوق‌های خود متکی :
صندوق‌ها واحدهای سه بعدی پیش ساخته‌ای هستند که وقتی در محل قرار میگیرند و به یکدیگر متصل میشوند به سازه با دیوار باربر شبیه میباشند.
۴) سیستم های باربر دال طره شده :
در این ساز وکار کف‌ها به یک هسته مرکزی متکی میباشند و فضای بدون ستونی ایجاد میکنند نمته ی جالب در مورد این سیستم های باربر این است که کف ها از یک هسته ی مرکزی طره میشوند.
۵) سیستم های باربر دال مسطح:
این سیستم صفحه‌ای افقی بطور کلی شامل دال‌های بتنی کف با ضخامت یکنواخت میباشد که روی ستونها قرار دارند. در این روش تیرهای با ارتفاع مقطع زیاد وجود ندارد و به حداقل ارتفاع طبقه میتوان دست یافت.
۶) سیستم های باربر فاصله‌گذاری :
سازه‌های قاب طره‌ای با ارتفاع طبقه، برای ایجاد فضای قابل استفاده در داخل و بالای قاب، یک طبقه درمیان بکار برده میشوند.
۷) سیستم های باربر معلق :
در این سیستم با بکاربردن عناصر معلق بجای ستون ها برای حمل بارهای کف، استفاده مؤثر از مصالح نتیجه می‌گردد. در این سیستم کابل‌ها بارهای وزن را به خرپاهایی که از یک هسته مرکزی طره شده‌اند حمل میکنند .
۸) سیستم های باربر خرپاهای متناوب :
خرپاهای به ارتفاع طبقه چنان قرار میگیرند که کف هر طبقه بصورت یک در میان روی قسمت تحتانی و یا فوقانی یک خرپا واقع میباشد .
۹) سیستم های باربر قاب صلب :
عناصر خطی بوسیله اتصالات صلب به یکدیگر متصل میشوند و تشکیل صفحات قائم و افقی میدهند. ارتفاع طبقه و فاصله ستونها از ملاحظات تعیین کننده طرح در این سیستم میباشند .
۱۰) سیستم های باربر قاب و هسته مرکزی
قاب صلب بارهای جانبی را اساساً بوسیله خمش تیرها و ستونها تحمل میکند. چنین سیستم‌های هسته‌ای، دستگاه‌های مکانیکی و حمل و نقل را در خود جای میدهند.
۱۱) سیستم های باربر قاب خرپایی :
ترکیب نمودن یک قاب صلب با خرپاهای برشی قائم بر مقاومت و سختی سازه می‌افزاید. طرح این سازه ممکن استبراساس استفاده از قاب برای مقاومت در مقابل بارهای وزن و مزایای قائم در برابر باد صورت گیرد.
۱۲) سیستم های باربر قاب با خرپاهای کمربندی و هسته مرکزی:
خرپاهای کمربندی ستون‌های نما را به هسته مرکزی متصل می‌نمایند و بدین ترتیب عمل انفرادی قاب و هسته مرکزی را حذف میکنند.
۱۳) سیستم های باربر لوله در لوله:
ستونها و تیرهای خارجی ساختمان چنان مجاور هم قرار داده میشوند که نمای ساختمان ظاهراً شبیه دیواری با سوراخ‌های متعدد پنجره‌ای است. در این حالت هسته (لوله) داخلی با لوله نما در حمل بارها سهیم بوده و بر سختی آن می‌افزاید.
۱۴) سیستم های باربر لوله‌های دسته شده :
سیستم لوله‌های دسته شده را میتوان بصورت مجموعه‌ای از لوله‌های انفرادی تجسم کرد که تشکیل یک لوله چند واحدی را میدهند. بدین ترتیب آشکار است که بر سختی سازه افزوده می‌گردد. این سیستم بلندترین ارتفاع و بیشترین سطح کنار را امکان پذیر می‌سازد.
اگر به دنبال مقالات بین المللی در مورد سیستم های سازه ای هستید بر روی اینجا کلیک کنید.
برای شما یک پیشنهاد بسیار ویژه آماده کرده ایم.اگر به دنبال این هستید که تمام نکات در مورد سیستم مهاربند همگرا از جمله:
- انواع سیستم های باربر سازه ای رایج در جهان !
- نکات طراحی در مورد تمامی سیستم باربر سازه ای !
- نکات طراحی در مورد سیستم باربر سازه ای که در کشور های آمریکا و کانادا مطرح میباشد !
- ساز و کار هر سیستم باربر سازه ای !
- …
را یک جا یاد بگیرید بسته ی آموزشی مگاپکیج ۰ تا ۱۰۰ سیستم‌های‌باربر سازه‌ای را با ۶۰درصد تخفیف تهیه کنید.
قیمت تنها ۳۹ هزار تومان
بسته آموزشی مگاپکیج ۰ تا ۱۰۰ سیستم‌های‌باربر سازه‌ای شامل موارد زیر است.
- بیش از ۵ ساعت ویدیوی آموزشی با کیفیت F-HD به همراه کیفیت بسیار عالی که توسط اشکان رجبی تدریس شده است.
- فایل PDF از پاورپوینت سیستم باربر سازه ای
- ۱۵ عدد مقاله ثبت شده به زبان لاتین با گرید کوالیتی ( نمره ی کیفیت ) ۹۸ در انتشارات الزویر
- به همراه بیش از ۳۰ مقاله تخصصی به زبان شیرین فارسی در مورد انواع سیستم های باربر سازه ای
اگر به دنبال مقالات بیشتر در مورد انواع سیستم های برابرسازه ای هستید میتوانید درgoogle scholar به دنبال مقالات تخصصی بگردید.
سپاس فراوان
سلام و درود
ممنونم از زحماتتون
واقعا عالیترین و کامل ترین مقاله در مورد سیستم های باربر سازه ای بود.
تمامی موارد را کامل و جامع بیان نموده بودید.
میشه خواهشا در مورد قاب خمشی و مهاربند های همگرا هم توضیحاتی را بفرمایید.
سلام و درود
ممنونم از نظر خوب شما.
در شهر نوین عمران ومعماری ما برای شما مقالاتی در مورد سیستم های باربر سازه ای متنوع و انواع آن تدارک دیده ایم.
خواهشا از لینک های زیر کمک بگیرید.
مقالات مربوط به سیستم های باربر سازه ای
مقالات مربوط به قاب خمشی
مقالات مربوط به دیوار برشی
مقالات مربوط به مهاربند های همگرا
مقالات مربوط به سیستم لوله ای