۳ آذر ۱۳۹۹ ادمین ۰
به اشتراک‌ گذاری

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

بهینه سازی ساختمان از مهم‌ترين مسائلي است كه پيش از ساخت سازه، حتما باید به آن توجه داشت. تصور برخي از افراد از بهینه سازی ساختمان ، مصرف حداقل مصالح و مقاطع فولادي به هنگام ساخت است. در مقابل گروهي هم اعتقاد دارند كه هرچه مصالح بيشتري در ساخت ساختمان استفاده شود، مقاومت افزايش پيدا مي‌كند. هر دو گروه درك اشتباهي از بهينه سازي و  مقاومت سازه دارند. اين اصطلاح را مي‌توان اين گونه تعريف كرد كه به مصرف حداقل مقدار مصالح با حفظ استحكام سازه، بهینه سازی ساختمان مي‌گويند.

بهینه سازی ساختمان چیست؟

همان­گونه در مقاله بهينه سازي سازه فولادي به آن اشاره شد، بهینه سازی ساختمان اهدافي فراتر از كاهش مصرف مصالح دارد. دستيابي به حداكثر مقدار ايمني در مواجه با بلاهاي مختلف نظير زلزله، مهم‌ترين و اصلي‌ترين هدفي است كه مهندسان سازه در بهینه سازی ساختمان به دنبال آن هستند. در سراسر كره زمين گسل‌هاي بي شماري وجود دارد كه برخي از آن‌هاي فعال و برخي ديگر فعلا خطري ندارند. حركت اين گسل‌هاي فعال منجر به ايجاد زلزله و خسارت‌هاي جبران ناپذيري مي‌شود. بنابراين يكي از موثرترين راه‌ها براي كمتر كردن اين خسارت‌ها، بهینه سازی ساختمان است.

به عنوان يك جمع بندي كلي، بهینه سازی ساختمان نتايج زير را به دنبال خواهد داشت:

  • كاهش مصرف مصالح
  • كاهش وزن ساختمان
  • افزايش متراژ قابل استفاده در ساختمان
  • كاهش هزينه تمام شده ساخت
  • افزايش ايمني سازه
  • بهبود عملكرد ساختمان در برابر زلزله

 

برای استعلام قیمت روز میلگرد کلیک کنید.

انواع سيستم سازه

به تمام اعضاي يك سازه كه در برابر نيروهايي كه به آن وارد مي‌شود مقاومت مي‌كند، سيستم سازه مي‌گويند. نيروهاي وارد به سازه به دو بخش بار ثقلي يا عمودي و بار جانبي يا افقي تقسيم‌بندي مي‌شوند. استفاده از هر كدام از سيستم‌هاي سازه براي مقابله با اين نيروها مي‌باشد.

براساس استاندارد ۲۸۰۰ يا آيين نامه ايمني ساختمان‌ها در برابر زلزله، سيستم‌هاي سازه در ۴ گروه طبقه‌بندي مي‌شوند:

سيستم ديوار باربر

در اين نوع از سيستم‌ها، باربري به عهده ديوارها و قاب‌ها مي‌باشد. در سيستم ديوار باربر قاب‌هاي ساختماني يا به عبارتي تير و ستون وجود ندارد. اين گروه از سيستم‌ها براي مكان‌هايي كه نيروي زلزله وجود ندارد و ساختمان‌هاي كمتر از ۳ طبقه استفاده مي‌شود.

سيستم قاب ساختماني

سيستم قاب ساختماني از از جمله پركاربردترين سيستم سازه مي‌باشد. سهولت در اجرا و طراحي ساده منجر به كاربرد گسترده آن شده‌است. در سيستم قاب ساختماني، نيروهاي جانبي به كمك ديوار يا مهاربند مهار مي‌شود. به بيان ديگر نيروهاي ناشي از زلزله ابتدا به مهاربند و ديوار و سپس به ستون و پي منتقل مي­گردد. براي افزايش اطلاعات خود درباره مهاربند بر روي لينك كليك كنيد و مقاله موجود در وبلاگ آيرومارت را مطالعه كنيد. توجه كنيد كه سيستم قاب ساختماني براي ساختمان‌هاي ۳ تا ۷ طبقه مناسب مي‌باشد.

سيستم قاب خمشي

استفاده از اين نوع سيستم كه از تير و ستون تشكيل شده، در سرتاسر دنيا رواج دارد. چرا كه اين سيستم به معماران اين اجازه را مي‌دهد تا سبك‌هاي متفاوتي را بتوانند اجرا كنند. مقاومت در برابر نيروهاي جانبي بر عهده تيرها خواهد بود. زيبايي و جذابيت اين سيستم  موجب شده تا از ساختمان يك طبقه تا ساختمان‌هاي با ارتفاع زياد كاربرد داشته باشد. البته لازم به ذكر است كه تيرها در اين نوع سازه پس از زلزله احتمال خرابي زيادي دارند. تيرهاي مورد استفاده در آن قابليت استفاده مجدد نخواهند داشت.

سيستم دوگانه يا تركيبي

به سيستم حاصل از تركيب قاب خمشي با ديوار برشي يا مهاربند، سيستم دوگانه يا تركيبي مي‌گويند. اين نوع سازه‎ها براي استحكام ساختمان‌هاي بيش از ۱۵ طبقه در برابر نيروهاي جانبي كاربرد دارد. سيستم تركيبي در مقايسه با ساير سيستم­ها، از مقاومت بسيار بالايي برخوردار است.

۱۰ راه‌ برای بهینه سازی ساختمان

حال كه با انواع سيستم‌هاي سازه آشنا شديد، بايد اين موضوع را بررسي كنيم كه چگونه مي‌توان در جهت بهینه سازی ساختمان اقدام كرد. در بهینه سازی ساختمان آنچه بيش از همه اهميت دارد، تجربه طراح است. در واقع در يك سازه متغيرهاي متعددي مثل ابعاد مقاطع با مقدار آن‌ها وجود دارد. اينكه بهينه‌سازي در كدام بخش به بهینه سازی ساختمان كمك مي­كند، به تجربه طراح سازه برمي­گردد.

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

  1. در صورتي كه اجزاي مورد استفاده در سازه در برابر نيروها مقاومت مناسبي از خود نشان نمي‌دهند، بايد مقدار آرماتورها را افزايش داد. اين افزايش مقدار تا حداكثر مقدار مجاز مي‌تواند 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. مركز جرم ساختمان، نقطه‌اي است كه بيشنر اعضاي سازه در آن نقطه متمركز هستند. به نقطه‌اي كه نيروي زلزله به آن وارد مي‌شود نيز مركز سختي مي­گويند. با تغيير ابعاد اعضاي سازه مثل تيرها، مركز سختي جابه‌جا خواهد شد. فاصله‌ي بين مركز سختي و مركز جرم منجر به ايجاد پيچش در ساختمان مي‌شود. اين پيچش در حقيقت به بي نظمي سازه ختم مي­گردد. بنابراين با نزديك كردن مركز جرم و مركز سختي، مي­توان به بهینه سازی ساختمان كمك كرد.
  7. از ديگر مواردي كه در بهینه سازی ساختمان بايد رعايت شود، تناسب هندسي مقاطع سازه‌اي مثل ستون‌ها و تيرها است. به طور مثال ممكن است يك مقطع با وزن بالا در مقايسه با مقطعي كه وزن و سطح مقطع بيشتري دارد، مقاومت كمتري داشته باشد.
  8. بهتر است براي اتصال بخش‌هاي مختلف فولادي از جوشكاري استفاده شود. اين روش در مقايسه با اتصالات پيچي وزن كمتري را به سازه اضافه مي­كند.
  9. نحوه چيدمان ستون­ها در بهينه سازي بسيار موثر است. در اين مورد بسته به شرايط متفاوت عمل مي‌كنند. گاهي حذف يك ستون و گاهي نزديك كردن ستون‌ها به هم به بهينه سازي كمك مي­كند.
  10. خرپا سازه‌اي است كه نقش توزيع يكنواخت وزن، كنترل تنش و تراكم بدون خمش و برش را دارد. به همين دليل استفاده از خرپا به از بين بردن خمش در تير و ستون كمك كرده و از اين طريق ساختمان بهينه مي­شود.

در این مقاله ۱۰ 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.

۳ آذر ۱۳۹۹ ادمین ۰
به اشتراک‌ گذاری
چند مطلب مرتبط:
نظرات کاربران