مقاله تحلیلی:‌ ۶ فرآیند اصلی طراحی سازه

 پس از نهایی شدن نقشه‌های معماری، فرآیند آماده‌سازی طراحی سازه شروع می‌شود. مهندس سازه که مسئول طرح است باید ملاحظات مختلفی را برای انجام کارها در نظر بگیرد. در این مقاله به 6 فرآیندی که باید در طراحی سازه‌ای در نظر گرفته شود،‌اشاره می گنیم.

۱- آیین‌نامه، استانداردها و معیارهای طراحی

تسلط بر آیین‌نامه‌ها و معیارهای طراحی که از آن‌ها استفاده می‌کنیم در طراحی سازه‌ای الزامی است. این مبنا و دستورالعمل طراحی سازه است. آیین‌نامه طراحی مورد استفاده در طراحی ما به محل پروژه بستگی دارد. عموماً معیارهای طراحی سازه مبتنی بر آیین‌نامه‌ها و استانداردها هستند. در صورت لزوم آیین‌نامه‌های مکمل و آیین‌نامه‌های محلی هم در نظر گرفته می‌شوند.

معمول‌ترین آیین‌نامه‌های طراحی مورد استفاده در اکثر کشورها آیین‌نامه‌ها و استانداردهای بین‌المللی مانند استانداردهای انگلیسی، آیین‌نامه اروپایی و آیین‌نامه‌های آمریکایی هستند. هر آیین‌نامه بر اساس کاربردهایش بخش‌هایی دارد؛ مثلاً هنگام استفاده از آیین‌نامه‌های آمریکایی می‌توانیم به ASCE 7 برای بارگذاری، به UBC-97 برای بارگذاری لرزه‌ای، ACI 318 برای طراحی سازه‌های بتنی و به AISC برای سازه‌های فولادی مراجعه کنیم.

گاهی مسئول مربوطه استفاده از آیین‌نامه‌های معادل را هم می‌پذیرد؛ بنابراین به‌عنوان یک طراح دانستن آیین‌نامه‌ها و استانداردهایی که در پروژه قابل پذیرش هستند اهمیت دارد.

 ۲- ملاحظات و محاسبات بار

بعد از شناسایی آیین‌نامه‌هایی که می‌خواهیم در طراحی از آن‌ها استفاده کنیم، باید ملاحظات و محاسبات بار را در نظر بگیریم. ملاحظات بار به نوع کاربری پروژه بستگی دارد. در اینجا سه بارگذاری اصلی ساختمانی اختصاص داده می‌شوند. بار مرده (DL) که معمولاً از وزن خود عضو یا سازه تشکیل شده است، سربار بار مرده (SDL) که از نازک‌کاری‌های طبقه و وزن تیغه‌ها تشکیل شده است و بارهای زنده (LL) که شامل بارهای در حال حرکتی است که سازه تحمل می‌کند. بسته به ارتفاع پروژه، یک بار باد و بار لرزه‌ای هم باید در نظر گرفته شود. این ملاحظات بار در آیین‌نامه و استانداردهای طراحی تعیین شده است. در استانداردهای آمریکایی این ملاحظات در ASCE 7 آمده است.

ترکیب‌های باری که باید از آن‌ها استفاده کنیم هم لازم است لحاظ شوند. ترکیب‌های بار استاندارد طبق حالت حدی نهایی (ULS) و حالت حدی بهره‌برداری (SLS) استفاده می‌شوند. ULS و SLS در آیین‌نامه‌های طراحی که قبلاً اشاره کردیم هم موجود هستند.

۳- پیشنهاد سیستم قاب

سیستم قاب بخش حیاتی از طراحی سازه است. ایمنی کلی سازه به این سیستم بستگی خواهد داشت. در این مرحله مهندس باید بهترین تکیه‌گاه سازه‌ای را پیدا کند. طراح باید چارچوب احتمالی پروژه را بدون مصالحه در مورد ایمنی ساختمانی که طراحی می‌کند مطالعه و بررسی کند. ضخامت‌های استاندارد دال‌ها، ابعاد تیرها و ستون‌ها، موقعیت‌ها و جهت‌های آن‌ها در ابتدای طراحی در نظر گرفته می‌شوند. دیگر گروه‌ها مانند معماری و MEP هم باید هماهنگی مناسبی داشته باشند. قبل از مدل‌سازی سازه، یک سیستم قاب برای نقشه معماری تعیین می‌شود تا اطمینان حاصل شود که جنبه‌های معماری تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند. سپس قاب پیشنهادی با محاسبات دستی و با استفاده از نرم‌افزار سازه‌ای بررسی می‌شود.

۴- مدل‌سازی سازه‌ای و طراحی دستی

وقتی سیستم قاب نهایی شد، اعتبار سنجی آن با استفاده از مدل‌سازی سازه انجام می‌شود. با استفاده از نرم‌افزارهای سازه‌ای موجود در بازار، می‌توان به‌راحتی مدل‌سازی سازه‌ای را انجام داد. با استفاده از نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه‌بعدی سازه مانند ETABS و Staad.Pro، تعیین نیروهای طراحی لازم برای طراحی اعضای سازه‌ای مانند تیرها، دال‌ها، ستون‌ها و پی‌ها کار راحتی است. طراح می‌تواند به‌راحتی دیگر کنترل‌های لازم را هم انجام بدهد.

درصورتی‌که به دلایلی نرم‌افزار سازه در دسترس نبود، طراح می‌تواند طراحی دستی انجام دهد. بااین‌حال طراحی دستی به پروژه‌های کوچک محدود می‌شود و نیازی به گفتن ندارد که فرآیند طراحی دستی بسیار زمان‌بر است. توصیه می‌شود که پروژه با استفاده از نرم‌افزار سازه مدل‌سازی شود و از محاسبات دستی برای کنترل‌های اعضای سازه‌ای استفاده گردد.

۵- طراحی اعضای سازه‌ای

طراح باید آرماتوربندی تیرها را طبق بارهای وارده انجام دهد. طراحی دال و کنترل آرماتور تقویتی برش پانچ هم مورد نیاز است. لحاظ کردن کمانش در طراحی اعضای عمودی مانند دیوارهای برشی و ستون ها نیز الزامی است. مهم‌تر از همه این‌که از نیروهای به‌دست‌آمده یا بارهای ستون که پی بر اساس ترکیب‌های بار SLS تحمل می‌کند باید در طراحی پی لحاظ گردد.

۶- تهیه نقشه ‌سازه

بعد از انجام تمام فرآیند طراحی، یک طرح اولیه از قاب سازه‌ای به طراح سازه داده می‌شود تا آن را به نقشه سازه‌ای تبدیل کند. در این مرحله مهندس طراح سازه باید بر کار نظارت داشته باشد تا همه جزئیات در نقشه‌های سازه‌ای لحاظ شده باشند. نقشه سازه‌ای باید قبل از اخذ مجوز ساختمان بررسی نهایی شود. 

منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

 اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.