بهینه سازی ساختمان

بهینه سازی ساختمان و ۱۰ راه حل عملیاتی برای کاهش وزن سازه

بهینه سازی ساختمان از مهم‌ترین مسائلی است که پیش از ساخت سازه، حتما باید به آن توجه داشت. تصور برخی از افراد از بهینه سازی ساختمان ، مصرف حداقل مصالح و مقاطع فولادی به هنگام ساخت است. در مقابل گروهی هم اعتقاد دارند که هرچه مصالح بیشتری در ساخت ساختمان استفاده شود، مقاومت افزایش پیدا می‌کند. هر دو گروه درک اشتباهی از بهینه سازی و  مقاومت سازه دارند. این اصطلاح را می‌توان این گونه تعریف کرد که به مصرف حداقل مقدار مصالح با حفظ استحکام سازه، بهینه سازی ساختمان می‌گویند.

بهینه سازی ساختمان چیست؟

همان­گونه در مقاله بهینه سازی سازه فولادی به آن اشاره شد، بهینه سازی ساختمان اهدافی فراتر از کاهش مصرف مصالح دارد. دستیابی به حداکثر مقدار ایمنی در مواجه با بلاهای مختلف نظیر زلزله، مهم‌ترین و اصلی‌ترین هدفی است که مهندسان سازه در بهینه سازی ساختمان به دنبال آن هستند. در سراسر کره زمین گسل‌های بی شماری وجود دارد که برخی از آن‌های فعال و برخی دیگر فعلا خطری ندارند. حرکت این گسل‌های فعال منجر به ایجاد زلزله و خسارت‌های جبران ناپذیری می‌شود. بنابراین یکی از موثرترین راه‌ها برای کمتر کردن این خسارت‌ها، بهینه سازی ساختمان است.

به عنوان یک جمع بندی کلی، بهینه سازی ساختمان نتایج زیر را به دنبال خواهد داشت:

  • کاهش مصرف مصالح
  • کاهش وزن ساختمان
  • افزایش متراژ قابل استفاده در ساختمان
  • کاهش هزینه تمام شده ساخت
  • افزایش ایمنی سازه
  • بهبود عملکرد ساختمان در برابر زلزله

 

برای استعلام قیمت روز میلگرد کلیک کنید.

انواع سیستم سازه

به تمام اعضای یک سازه که در برابر نیروهایی که به آن وارد می‌شود مقاومت می‌کند، سیستم سازه می‌گویند. نیروهای وارد به سازه به دو بخش بار ثقلی یا عمودی و بار جانبی یا افقی تقسیم‌بندی می‌شوند. استفاده از هر کدام از سیستم‌های سازه برای مقابله با این نیروها می‌باشد.

براساس استاندارد 2800 یا آیین نامه ایمنی ساختمان‌ها در برابر زلزله، سیستم‌های سازه در 4 گروه طبقه‌بندی می‌شوند:

سیستم دیوار باربر

در این نوع از سیستم‌ها، باربری به عهده دیوارها و قاب‌ها می‌باشد. در سیستم دیوار باربر قاب‌های ساختمانی یا به عبارتی تیر و ستون وجود ندارد. این گروه از سیستم‌ها برای مکان‌هایی که نیروی زلزله وجود ندارد و ساختمان‌های کمتر از 3 طبقه استفاده می‌شود.

سیستم قاب ساختمانی

سیستم قاب ساختمانی از از جمله پرکاربردترین سیستم سازه می‌باشد. سهولت در اجرا و طراحی ساده منجر به کاربرد گسترده آن شده‌است. در سیستم قاب ساختمانی، نیروهای جانبی به کمک دیوار یا مهاربند مهار می‌شود. به بیان دیگر نیروهای ناشی از زلزله ابتدا به مهاربند و دیوار و سپس به ستون و پی منتقل می­گردد. برای افزایش اطلاعات خود درباره مهاربند بر روی لینک کلیک کنید و مقاله موجود در وبلاگ آیرومارت را مطالعه کنید. توجه کنید که سیستم قاب ساختمانی برای ساختمان‌های 3 تا 7 طبقه مناسب می‌باشد.

سیستم قاب خمشی

استفاده از این نوع سیستم که از تیر و ستون تشکیل شده، در سرتاسر دنیا رواج دارد. چرا که این سیستم به معماران این اجازه را می‌دهد تا سبک‌های متفاوتی را بتوانند اجرا کنند. مقاومت در برابر نیروهای جانبی بر عهده تیرها خواهد بود. زیبایی و جذابیت این سیستم  موجب شده تا از ساختمان یک طبقه تا ساختمان‌های با ارتفاع زیاد کاربرد داشته باشد. البته لازم به ذکر است که تیرها در این نوع سازه پس از زلزله احتمال خرابی زیادی دارند. تیرهای مورد استفاده در آن قابلیت استفاده مجدد نخواهند داشت.

سیستم دوگانه یا ترکیبی

به سیستم حاصل از ترکیب قاب خمشی با دیوار برشی یا مهاربند، سیستم دوگانه یا ترکیبی می‌گویند. این نوع سازه‎ها برای استحکام ساختمان‌های بیش از 15 طبقه در برابر نیروهای جانبی کاربرد دارد. سیستم ترکیبی در مقایسه با سایر سیستم­ها، از مقاومت بسیار بالایی برخوردار است.

10 راه‌ برای بهینه سازی ساختمان

حال که با انواع سیستم‌های سازه آشنا شدید، باید این موضوع را بررسی کنیم که چگونه می‌توان در جهت بهینه سازی ساختمان اقدام کرد. در بهینه سازی ساختمان آنچه بیش از همه اهمیت دارد، تجربه طراح است. در واقع در یک سازه متغیرهای متعددی مثل ابعاد مقاطع با مقدار آن‌ها وجود دارد. اینکه بهینه‌سازی در کدام بخش به بهینه سازی ساختمان کمک می­کند، به تجربه طراح سازه برمی­گردد.

در ادامه چند راه حل برای بهینه سازی ساختمان بررسی خواهد شد:

  1. در صورتی که اجزای مورد استفاده در سازه در برابر نیروها مقاومت مناسبی از خود نشان نمی‌دهند، باید مقدار آرماتورها را افزایش داد. این افزایش مقدار تا حداکثر مقدار مجاز می‌تواند ادامه داشته باشد. اما باید توجه داشت اجرای آرماتور دشوار بوده و غالبا این روش پیشنهاد نمی‌شود. با کلیک بر روی آرماتوربندی چیست ، با نکات اجرایی آن آشنا خواهید شد.
  2. برای سازه‌ها و ساختمان‌های بلند، استفاده از مصالح و مقاطعی که مقاومت بالایی دارند به بهینه سازی ساختمان کمک می­کنند.
  3. یک طراحی منظم در بهینه سازی نقش به سزایی دارد. طراحی منظم از ذهن و طرز تفکر طراح نشات می­گیرد.
  4. یکی از مواردی که به بهینه سازی ساختمان بسیار کمک می­کند، مطالعه موقعیت منطقه به لحاظ زلزله شناسی است. همان­گونه که پیشتر به آن اشاره شد، برخی از گسل­ها در حال حاضر غیر فعال هستند اما امکان فعال شدن آن‌ها در آینده وجود دارد. گرچه فرایند مطالعه در این زمینه ممکن است هزینه‌بر باشد و از این منظر طرح را غیر اقتصادی جلوه دهد، اما در نهایت بسیار سودمند خواهد بود.
  5. در ساخت ساختمان‌های کوتاه و متوسط از سیستم قاب ساختمانی با مهاربند و در ساختمان‌های بلند از سیستم دوگانه استفاده کنید.
  6. مرکز جرم ساختمان، نقطه‌ای است که بیشنر اعضای سازه در آن نقطه متمرکز هستند. به نقطه‌ای که نیروی زلزله به آن وارد می‌شود نیز مرکز سختی می­گویند. با تغییر ابعاد اعضای سازه مثل تیرها، مرکز سختی جابه‌جا خواهد شد. فاصله‌ی بین مرکز سختی و مرکز جرم منجر به ایجاد پیچش در ساختمان می‌شود. این پیچش در حقیقت به بی نظمی سازه ختم می­گردد. بنابراین با نزدیک کردن مرکز جرم و مرکز سختی، می­توان به بهینه سازی ساختمان کمک کرد.
  7. از دیگر مواردی که در بهینه سازی ساختمان باید رعایت شود، تناسب هندسی مقاطع سازه‌ای مثل ستون‌ها و تیرها است. به طور مثال ممکن است یک مقطع با وزن بالا در مقایسه با مقطعی که وزن و سطح مقطع بیشتری دارد، مقاومت کمتری داشته باشد.
  8. بهتر است برای اتصال بخش‌های مختلف فولادی از جوشکاری استفاده شود. این روش در مقایسه با اتصالات پیچی وزن کمتری را به سازه اضافه می­کند.
  9. نحوه چیدمان ستون­ها در بهینه سازی بسیار موثر است. در این مورد بسته به شرایط متفاوت عمل می‌کنند. گاهی حذف یک ستون و گاهی نزدیک کردن ستون‌ها به هم به بهینه سازی کمک می­کند.
  10. خرپا سازه‌ای است که نقش توزیع یکنواخت وزن، کنترل تنش و تراکم بدون خمش و برش را دارد. به همین دلیل استفاده از خرپا به از بین بردن خمش در تیر و ستون کمک کرده و از این طریق ساختمان بهینه می­شود.

در این مقاله 10 راه حل برای بهینه سازی ساختمان ارائه داده شد. به نظر شما چه راهکارهای دیگری به بهینه سازی ساختمان کمک می­کند؟ نظرات خود را در بخش کامنت با ما به اشتراک بگذارید.

همچنین قیمت روز میلگرد آجدار را به عنوان پرکاربردترین انواع مصالح ساختمانی، با کلیک روی لینک قیمت میلگرد آجدار چک کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *