09129251794
فروش تری دی پنل در تمام کشور
تلفن تماس 24 ساعته : 09129251794
تلفن تماس شمال : 09115764800
تلفن تماس تولید : 09108741227
کارخانه : شهریار / شهرک صنعتی شهریار / پ 8
لینک تلگرام
فوم بتن (foamed concrete) یا بتن سبک به عنوان مصالحی که چگالی آن بطور قابل ملاحظهای از بتن معمولی پایینتر است، میتواند نقش مؤثری در کاهش وزن ساختمانها، بهویژه در قسمت غیره سازهای داشته باشد.
بتن همراه با ماده کفساز با پایه شیمیایی و پروتئین حیوانی را بتن فوم مینامند. این نوع بتن علاوه بر داشتن مزایای بتن معمولی خواص دیگری مانند وزن مخصوص کم و مقاومت فشاری بالا را نیز دارا میباشد. سبکی این بتن در سازههای ساختمانی باعث کاهش بار مرده ساختمان، صرفه جویی در حجم خاک برداری و حجم بتن مصرف شده در فونداسیونها و همچنین کاهش بارهای زلزله میگردد. برای افزایش کارایی این محصول در پروژههای مختلف مقدار اختلاط و افزودنیهای موردنیاز طبق تجربیات و استانداردهای کشورهای آلمان، انگلیس و آمریکا تنظیم و تهیه میگردد و برای تولید نهایی و آزمایشهای مقاومت بر روی آنها صورت میگیرد. برای تولید این بتن از ملات ماسه، سیمان، ماسه بادی، ملات بتن فوم (از نوع شیمیایی وپروتئین حیوانی) و افزودنیهای مجاز استفاده میگردد.[۱] برای استفاده بهینه از این محصول ابتدا وزن مخصوص و مقاومت فشاری آن برای کاربریهای موردنظر در پروژه تعریف شده و بر اساس آن بتن با اختلاط مناسب و افزودنیهای موردنیاز بر اساس دستورالعملها و تجربیات قبلی تولید میشود که در حین تولید توسط استانداردهای بینالمللی کشورهای آلمان، انگلیس و آمریکا فرموله میگردد..
محتویات
[نهفتن]
کاربردهای اصلی[ویرایش]
عمدهترین و اصلیترین کاربردهای فوم بتن « بتن سبک »شامل بلوکهای سبک دیواری و همچنین کفسازی و شیببندی ساختمانها با فوم بتن است.
بتن به عنوان یکی از اصلیترین مصالح ساختمانی در گسترهای وسیع در انواع کاربردهای سازهای و غیر سازه ای در ساختمان استفاده میشود. بتن سبک به عنوان مصالحی که چگالی آن بطور قابل ملاحظهای از بتن معمولی پایینتر است، میتواند نقش مؤثری در کاهش وزن ساختمانها، به خصوص در قسمت غیره سازهای داشته باشد. عمدهترین و اصلیترین کاربردهای بتن سبک که امروزه در ایران، شاهد آن هستیم شامل بلوکهای دیواری و همچنین بتن کفسازی و شیب بندی است. فوم بتن کاربردهای مختلفی را شامل میشود که بعلت اسلامپ بالای محصول در کاربردهای غیر دسترس هم مورد استفاده میباشد. ۱_ کفسازی و پر کردن فضاهای خالی ۲_ شیب بندی پشت بام و غیره… ۳_ پرکردن قوس تونل ها ۴_ پرکردن محفظه و چاههای آب و فاضلاب ۵_عایق کاری تأسیسات سطحی ۶_پرکردن معابر پولها و نقاط ریزشی مترو وقطارهای زیرزمینی ۷_تثبیتکننده خاک ۸_ پرکننده معادن متروکه ۹_ قطعات شناور در دریاها و آبها،. بتن کفی (فوم بتن) امروزه در ایران از مبحث ساختمان فراتر رفته و با ورود در بخشهایی مانند (( فاضلاب استان تهران )) و (( متروها )) و (( فضاهای ریزشی و تثبیت خاک فونداسیون ها)) ««« padidefb »»»
مواد تشکیلدهنده[ویرایش]
در تولید این بتنها عمدتاً از پوکه و مواد صنعتی یا معدنی با چگالی پایین به عنوان سنگدانه یا پرکننده سبک استفاده میشود. در کنار بتن با سنگدانههای سبک، تولیدات بعضی کارخانجات نیز به شکل بلوکها و پانلهای بتن سبک بر پایه بتن اسفنجی یا هوادار (Aerated concrete) است. مزایای این نوع بتن در کنار سبک بودن، بالا بودن عایق حرارتی و امکان بریدن با اره، امکان شیار زدن و بهکار بردن میخ و پیچ است.
انواع[ویرایش]
این نوع بتن بسته به روش تولید حبابهای هوا به دو نوع تقسیمبندی میشود:
بتن گازی[ویرایش]
در تولید بتن گازی پودر نرم آلومینیوم در شرایط خاصی به مخلوط اضافه میشود تا در اثر واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم حبابهایی از هیدروژن در داخل بتن تولید شود. آزاد شدن این حبابها باعث انبساط مخلوط میشود.
بتن کفی[ویرایش]
اما در تولید بتن کفی بر عکس بتن گازی، حبابهای هوا به کمک یک ماده کفزا تولید میشود و در مخلوط بتن اضافه میشوند. تکنولوژی تولید بتن کفی سادهتر از تکنولوژی تولید بتن گازی است، و امکان ساخت این نوع بتن در کارگاههای ساختمانی نیز وجود دارد. مواد پایه در ساخت بتن کفی عبارتند از سیمان، آب و کف حاصل از یک ماده کف زا.
برای تولید کف معمولاً از مادهای به نام فوم استفاده میشود. این ماده ابتدا با آب رقیق شده و سپس در محفظهای به کمک فشار ناشی از کمپرس هوا یا در اثر هم زدن سریع، تبدیل به کفی میشود که در آن حبابهایی با قطر در حد میلیمتر و کمتر تولید شدهاند. برای تولید کفی پایدار در ساختار داخلی ماده کف زا یا بطور مستقل یک ماده پایدارکننده کف استفاده میشود تا حبابهای تولید شده پایدار شوند. منظور از پایدار شدن حبابها این است که حبابها در اثر جابجایی و اختلاط، شکل خود را حفظ نمایند و اصطلاحاً کف نخوابد. معمولاً کف پایدار حاصل، خامهای شکل میباشد.
مواد کف زا فوم را میتوان به لحاظ ساختاری در دو کلاس طبقهبندی کرد که شامل مواد بر پایه پروتئین حیوانی فوم پروتیئنه و مواد کف زای شیمیایی فوم شیمیایی میباشند معمولاً کف حاصل از مواد بر پایه پروتئین به لحاظ حجمی، کمتر و پایدار تر از کف حاصل از مواد شیمیایی میباشد (مواد شیمیایی دارای وزن مخصوص کف حدود ۴۰ گرم در لیتر با پایداری کف در حد کمتر از ۲ ساعت و افزایش حجم حاصل از کف کردن حدود ۲۵ برابر حجم اولیه میباشند این در حالیست که در مواد فوم پروتئینه با چگالی و پایداری کف ۲ برابر بیشتر و حجم کف تولید شده حدود نصف مواد شیمیایی میباشند) تجربه نشان میدهد که مواد شیمیایی برای ساخت بتنهای با چگالی بالای ۱۰۰۰ مناسبند این در حالیست که از مواد پروتئینی در ساخت انواع بتن از چگالی ۵۰۰ الی ۱۶۰۰ کیلو بر مترمکعب میتوان استفاده کرد.
این نکته را خاطر نشان کرد که (پایداری کف باید تا حدی باشد که بعد از فرایند اختلاط کف با ملات سیمانی و تا گیرایش اولیه مخلوط، کف پایداری خود را حفظ نماید در غیر این صورت، ساختاری که با قرارگیری و توزیع حبابها در داخل مخلوط ایجاد شده) در اثر از بین رفتن قسمتی از حبابها قبل از گیرش اولیه سیمان، از هم پاشیده و در نتیجه وزن افزایش مییابد.[۲]
میزان آب به سیمان[ویرایش]
معمولاً میزان آب لازم برای بتن به رطوبت ماسه بستگی دارد ولی بهطور کلی و میانگین به ازای ۱۰۰ کیلو سیمان در مخلوط حدود ۴۰ الی ۴۵ کیلو آب لازم میباشد منتهی در بتنهای کفی، مقدار آبی که جهت ساخت فوم استفاده میشود نسبت آب به سیمان را در کل مخلوط تا ۶/۰ افزایش میدهد.
وزن چگالیهای بین ۳۰۰ الی ۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب که از سیمان و کف ساخته میشوند به عنوان عایق حرارتی صوتی بخصوص در کفسازی طبقات و بام استفاده میشود.
روش تهیه فوم بتن[ویرایش]
برای تولید فوم بتن ابتدا سیمان و آب با در نظر گرفتن مقدار مشخص شده جهت چگالی مورد نظر با هم در میکسر دستگاه مخلوط میشود سپس ماده فوم در فوم ژنراتور دستگاه با آب مخلوط شده و توسط پمپ هوا از لوله مخصوص که دارای ساچمههای ریز میباشد با فشار عبور داده میشود این عمل باعث بدست آمدن کف میشود و کف حاصل در میکسر با ملات سیمان و آب مخلوط میشود که در حین اختلاط حبابهای بسیار ریز در سر تا سر ملات بوجود میآید و بعد از عمل آمدن، توسط پمپ به طبقات پمپاژ و روی سطح ریخته میشود. خاصیت فوم این است که حبابهای هوا را تا گیرایش بتن در ملات پایدار نگهدارد وزن بتن حاصله به پایداری این حبابها بستگی دارد.
تولید فوم بتن[ویرایش]
مواد موردنیاز در تولید بتن فوم، ملات ماسه و سیمان، ملات بتن فوم با اسلامپ (سیمان پرتلند) و ماسه بادی میباشد؛ که در تهیه آن اشاره نمود. (gravel) مزیتهای این بتن میتوان به عدم بهکارگیری شن ماده عامل تولید فوم: پروتئین حیوانی که از شاخ و سم حیوانات تولید میشود که پس از تمیز نمودن آنها و افزودن مواد شیمیایی لازم و افزودنیهای مناسب ماده کف ساز حاصل میشود. طول عمر مفید آن حدود دو سال است و از نظر زیستمحیطی بی ضرر میباشد که علت آن تجزیهپذیری ماده کفساز میباشد ولی در مواد کف ساز شیمیایی برای تجزیهپذیری از کلرید استفاده میگردد و چون کلرید باعث خوردگی در فولاد بتن آرمه میگردد استفاده از آنها مناسب نمیباشد برای تولید بتن، ابتدا فوم را در دستگاههای مناسب تولید و با توجه به تناسب مناسب، آن را به داخل دستگاه اختلاط محتوی ملات ماسه و سیمان میریزند. فوق روانکننده ها(Super plasticizer)، برای تولید بتن با مقاومت بالا، از افزودنیهایی نظیر میکروسیلیکا(Micro silica)و خاکستر بادی(Fly Ash)استفاده میشود.[۳]
عمل آوری فوم بتن[ویرایش]
دستیابی به بسیاری از خواص فوم بتن نیاز به عمل آوری مطلوب آن دارد. آب دهی در روزهای اولیه یکی از مهمترین عوامل عمل آوری است در روزهای گرم حداقل ۲ بار آب دهی روزانه بسیار لازم است تا سرعت خشک شدن آب بتن کم شده و از ترکهای روی سطح بتن جلوگیری به عمل آورد همچنین این کار باعث بالا رفتن مقاومت میشود . .[۴]
مشخصات مقاومتی[ویرایش]
مقاومت فشاری: مقاومت فشاری بتن کفی تحت تأثیر عوامل متعددی نظیر چگالی بتن، سن بتن، رطوبت بتن، مشخصات شیمیایی و مکانیکی اجزای تشکیل دهنده بتن و نسبتهای اختلاط آنها دارد. در صورتیکه بتوان نسبتهای اختلاط، سیمان آب و ماده کف را ثابت کرد در این صورت میتوان به رابطهای بین مفاومت فشاری و چگالی وزن بتن دست یافت. تغییر در فاکتورهای یادشده روابط را دچار تغییر میکند. مقاومت فشاری را بهطور قابل ملاحظهای میتوان به کمک روشهای عمل آوری بالا برد. عمل آوری با رطوبت تأثیر عمیقی در افزایش مقاومت فشاری دارد.
مقاومت کششی: مقاومت کششی بتن کفی بسته به روش عمل آوری معمولاً بالای ۲۵/۰ مقاومت فشاری بتن بوده و در لحظه گسیختگی دارای کرنش در ۱/۰ درصد میباشد.
انقباض یا افت بتن[ویرایش]
مانند سایر انواع بتن، انقباض یک پدیده ذاتی بتن کفی است و میزان آن بسته به پارامترهای مختلف مثل نوع سیمان، روش عمل آوری، میزان سیمان در مخلوط، چگالی بتن وکیفیت و نوع ماده فوم مورد استفاده و نسبت آب به سیمان دارد. حداکثر انقباض بتن کفی تا سن ۲۸ روزه گی بتن رخ میدهد و از آن پس مقدار انقباض قابل چشم پوشی است. در صورتیکه در این مدت زمان شرایط نگهداری کنترل شوند میتوان میزان انقباض بتن را به ۱/۰ و کمتر نیز محدود کرد.
عایق حرارتی و صوتی[ویرایش]
بعلت طبیعت متخلخل داخل بتن، این نوع بتن یک عایق حرارتی و صوتی بسیار مناسب میباشد. از لحاظ صوتی عایق مناسبی جهت صدا با ضریب زیاد جذب آکوستیک بهشمار میرود که در نتیجه به عنوان یک فاکتور رفاهی در جهت جلوگیری از ورود صداهای اضافی اخیراً مورد توجه طراحان قرار گرفتهاست. میزان مقاومت حرارتی این نوع بتن با کاهش چگالی بتن افزایش مییابد. این به دلیل وجود حبابهای بیشتر در چگالی پائین میباشد در جدول ۳ به ازای چگالیهای مختلف بتن کفی مشخصات انتقال حرارتی این نوع بتن آورده شدهاست.
سرعت و خصوصیات فوم بتن در کفسازی[ویرایش]
یکی از دلایل پائین بودن سرعت اجرای کار در مصالح سنتی انجام فرایند تولید و پخش آن توسط اشخاص یا بعبارتی بصورت دستی میباشد.
دستگاه سیار تولید فوم بتن به دلیل مکانیزه بودن آن و استفاده از تکنیک تولید و پخش در محل پروژه با در نظر گرفتن میانگین شرایط کاری میتواند در هر ساعت بطور متوسط ۵ الی ۷ میکسر با حجم ۱ الی ۱٫۵ متر مکعب تولید نماید و با در نظر گرفتن یک شیفت کاری میتوان گفت متوسط روزانه بین ۴۰ تا ۵۰ میکسر تولید فوم بتن دارد البته میتوان با اضافه کردن ساعت کاری حجم تولید را بالا برد؛ و یکی دیگر از خصوصیات تولید بتن سبک با دستگاه در محل پروژه یکدست و یکنواختی بتن تولید شده میباشد.
سطح فوم بتن به دلیل روان بودن نیازی به ماله کشیدن ندارد و فقط با یک صافکننده مثل یک تی بلند میتوان سطح آن را یکدست و صاف نمود.
خصوصیت روان بودن فوم بتن باعث پر شدن کلیه درزها و شیارهای کوچک و منفذهای موجود در کف ساختمان میشود؛ و به دلیل وجود حبابهای ریز و روان بودن میتواند به صورت مستقل عایق لولههای تأسیساتی در کف ساختمان باشد و نیازی به ماهیچه کشی روی لولهها نمیباشد.
بررسی سبک بودن فوم بتن در کفسازی[ویرایش]
در مورد کفسازی و شیب بندیهای انجام گرفته در ساختمانها که عمدتاً از پوکه و سیمان استفاده میشود در صورت جایگزینی این نوع بتن با چگالی ۴۰۰، وزن مرده کفسازی از ۱۰۰۰ به ۴۰۰ کیلو در متر مکعب کاهش مییابد؛ و اگر ۱۰ سانت ارتفاع برای کفسازی در نظر بگیریم این یعنی کاهش ۶۰ کیلوگرم در متر مربع از وزن ساختمان.
در صورت استفاده از بتن کفی با چگالی ۵۰۰ در کفسازی، وزن مؤثر لرزهای فوق به میزان ۸۰ کیلو یا بعبارت دیگر به میزان ۹ درصد کاهش مییابد که برابر با کاهش ۹ درصدی میزان نیروی زلزله میباشد. با این میزان کاهش، حدود ۴ درصد در مصرف میلگرد صرفه جویی میشود. با احتساب مصرف ۴۵ کیلو میلگرد در هر متر ساختمان میزان این صرفه جویی براحتی قابل محاسبه میباشد.
این در حالیست که در صورت استفاده از بتن کفی به جای مصالح پوکه سیمان در کفسازی با کاهش چگالی و همچنین تغییر ساختار ماده (از حالت حبابهای هوای مرتبط به حالت حبابهای هوای محبوس) میزان عایق بودن حرارتی و صوتی حدود ۳ برابر بیشتر میشود؛ و خود باعث صرفه جویی در مصرف انرژی میباشد؛ و در هنگام بروز زلزله بعلّت سبکی وزن فوم بتن، آورا ناشی از خرابی ساختمان، خسارت کمتری به لوازم و ساکنین وارد میکند و این موضوع هم از لحاظ مالی و هم جانی قابل ملاحظه میباشد.
پیشنهادهایی برای استفاده از بتن کفی در مصارف مختلف در کشور[ویرایش]
در مناطق شمالی و جنوبی کشورمان که دسترسی به منابع خاک رس جهت ساخت آجر و بلوکهای سفالی وجود ندازد هزینههای حمل و نقل موجب افزایش تا ۱۰۰ درصدی قیمت تمام شده محصولات آجر و بلوک میشود. این در حالیست که منابع ماسه بادی، فراوان در این مناطق وجود دارد. در این مناطق میتوان با استفاده از بتن کفی اقدام به ساخت بلوکها و پانلهای بتنی کرد که به لحاظ اقتصادی کاملاً به صرفه میباشد.
بعنوان مصالح بدون نشست نیز میتوان در پر کردن حفاریهای انجام شده در خیابانها، به جای مصالح دانهای، از این مصالح استفاده کرد. همین امتیاز اخیر عملکرد فوم بتن را در صورت استفاده در لایههای زیر اساس راه، خصوصاً در مناطقی که دسترسی به منابع مصالح دانهای مناسب وجود ندارد، تضمین میکند. در کنار امتیازات فوق، با توجه به مقاومت بالای این نوع بتن در مقابل آتشسوزی، میتوان از آن به عنوان مصالح نسوز نیز استفاده کرد.
مشخصات بتن[ویرایش]
برای تولید بتن فوم مناسب با کارایی بالا باید علاوه بر ترکیب مناسب ملات ماسه و سیمان از ماده کف ساز مناسب که در بهترین حالت از پروتئینهای حیوانی تولید شدهاست استفاده نمود. از مزیتهای دیگر این بتن تولید آن با چگالیهای مختلف و با کاراییهای متفاوت میباشد.
مزیتها[ویرایش]
مزیتهای اقتصادی[ویرایش]
وزن ساختمانی که در آن از بتن فوم استفاده میگردد میتواند تا حدود ۳۵٪ نسبت به وزن ساختمانی که با بتن معمولی ساخته شده کاهش یابد با استفاده کردن از تجربه و دقت بیشتر در طراحی و استفاده بهینه از بتن فوم امکان کاهش وزن آن تا ۵۰٪ نسبت به ساختمان بتن معمولی وجود خواهد داشت و متعاقبًا سهم بار با کاهش وزن بار مرده ساختمان به نصف کاهش خواهد یافت. با کاهش وزن بار مرده ساختمان کاهش درون اسکلت سازه، ابعاد فونداسیون و کاهش آرماتور مصرفی برای فونداسیون را خواهیم داشت و در نتیجه آن زمان اجرای پروژه مدت کوتاهتری طول خواهد کشید. وزن پایین بتن سبب میشود تا بتوان این بتن را به راحتی به طبقات بالاتر پمپاژ نمود و در نتیجه در هزینه صرفهجویی کرد. در زمان استفاده از ساختمان و بهرهبرداری به علت عایق خوب حرارتی بتن صرفه جوئی قابل توجهای در هزینه مصرف انرژی (سرمایش و گرمایش ساختمان) حاصل میشود وکاهش چشمگیری در مصرف منابع ملی خواهیم داشت.
پوسیدگی آرماتور در داخل بتن فوم[ویرایش]
آزمایشها بر روی نمونههای بتن فوم آرماتور دار نشان داده است که طی ۷۲ سیکل تغییر در شرایط محیطی هیچ گونه زنگزدگی در فولاد به وجود نمیآید و همچنین هیچگونه پوسیدگی در نمونههایی که به مدت ۶ ماه در مقابل جریان مستقیم آب روان قرار داده شده بودند مشاهده نشده است.[۲]
ساختِمان یا بنا، سازهای است که برای سکونت و به عنوان سرپناه یا برای کار ساخته میشود که محیط را به دو بخش بیرون و درون تقسیم میکند. ساختمانهایی که از نظر بلندا از اندازه مشخصی بلندتر باشند ساختمانهای بلندمرتبه گفته میشود. در ایران ساختمان بلندمرتبه طبق مصوبه سال ۱۳۷۷ شورای عالی شهرسازی و معماری به ساختمانهای بالاتر از شش طبقه گفته میشود.[۱] ساختمانهای بسیار بلند نیز اصطلاحاً آسمانخراش یا برج نامیده میشوند.به ساختمانهای بزرگ و باارزش قدیمی بیشتر عِمارَت گفته میشود.
محتویات
[نهفتن]
انواع ساختمان[ویرایش]
- در معنای کلی هر سازهای را میتوان ساختمان نامید، منظور از ساختمان بناهای ساخته شده با مصالح بنایی (آهن، سیمان، گچ، آجر و …) میباشد.
- اصولاً بنا را میتوان به دو دسته تقسیم نمود.[۲]
انواع ساختمان از لحاظ سازه[ویرایش]
ساختمانهای بتنی[ویرایش]
ساختمانی است که برای اسکلت اصلی آن از بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و فولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد.
- در این نوع ساختمان، سقفها به وسیله تاوه (دال)های بتنی پوشیده میشود، یا از سقفهای تیرچه بلوک یا سایر سقفهای پیش ساخته استفاده میشود.
- برای ساخت دیوارهای جدا کننده (پارتیشنها) ممکن است از انواع آجر مانند سفال تیغهای، آجر ماشینی سوراخ دار، آجر معمولی فشاری، فوم استاندارد ضد حریق، تیغه گچی یا چوب استفاده شود.
- همچنین ممکن است از دیوارهای بتن آرمه هم استفاده شود که در این صورت نوع این دیوارها دیوار برشی میباشد.
- در این نوع ساختمان برای ساخت شاه تیرها و ستونها از بتن آرمه (بتن مسلح) استفاده میشود.ساختمان های بتونی استحکام زیادی در برابر حوادث طبیعی دارند.
ساختمانهای فلزی[ویرایش]
- در این نوع ساختمانها برای ساختن ستونها و پلها از پروفیلهای فولادی استفاده میشود.
- در ایران معمولاً برای ساختن ستونها از تیر آهنهای {\displaystyle I} دوبل یا بال پهنهای تکی استفاده مینمایند.
- برای اتصالات از نبشی-تسمه و برا س ل سیب ی زیر ستونها از صفحه فولادی (بیس پلیت) استفاده میشود و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم متصل مینمایند (استفاده از پرچ یا پیچ و مهره نیز متداول است).
- در این نوع ساختمان برای مقابله با زلزله از باد بندهای فلزی استفاده می شود.
مزایای ساختمان های فلزی[ویرایش]
مقاومت بالا : مقاومت فولاد بالا بوده و نسبت مقاومت به وزن آن از بتن بزرگتر است. این موضوع در سوله های با دهانه های بزرگ و ساختمان های مرتفع و ساختمان هائی که بر روی زمین های سست احداث می شوند، از اهمیت بیشتری برخوردار است.
مقاومت متعادل مصالح : مقاومت فولاد در کشش و فشار یکسان و در برش نیز خوب و نزدیک به کشش و فشار است. در تغییر وضع بارها، نیروی وارده، فشاری و کششی قابل تعویض بوده و مقاطع به خوبی عکس العمل نشان می دهند. ولی مقاومت بتن در فشار مناسب بوده و در کشش و یا برش کم است. پس اگر مناطقی تحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشند ، تخریب می شوند.
خواص ارتجاعی : به علت همگن بودن فولاد، خواص ارتجاعی محاسباتی آن با تقریب بسیار خوبی مصداق عملی دارد. به عنوان مثال، ممان اینرسی یک مقطع فولادی را می توان با اطمینان در محاسبات وارد نمود. حال اینکه در مورد بتن این ارقام خیلی معین و قابل اطمینان نیستند.
ضریب نیروی لرزه ای : در قالب های بتن مسلح به علت وزن بیشتر، ضریب نیروی لرزه ای از قاب های فلزی بزرگتر است.
شکل پذیری : یکی از خواص مهم مصالح فلزی شکل پذیری آنهاست. فلزات قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است و نیروهای دینامیکی و ضربه ای را تحمل نمایند، در حالیکه بتن ترد و شکننده بوده و عملکرد آن در مقابل این نیروها بسیار ضعیف است.
معایب ساختمانهای فلزی[ویرایش]
ضعف در برابر حرارت : مقاومت فلز با افزایش دما کاهش می یابد. اگر دمای اسکلت فلزی به حدود 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد.
خوردگی فلز در مقابل عوامل خارجی : ساختمان های فلزی در مقابل عوامل جوی دچار خوردگی شده و از ابعاد مفید آنها کاسته می شود. ضمنا مخارج نگهداری و محافظت آنها هم زیاد است.
تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه تعداد قطعات فلزی زیاد بوده و ابعاد آنها معمولا” کوچک است، تمایل به کمانش در این قطعات زیاد بوده و این موضوع یک نقطه ضعف محسوب می شود.
جوش نامناسب : استفاده از پیچ و مهره و تهیه قطعات در کارخانه، اقتصادی ترین و فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمان های متداول انجام چنین کاری مقدور نیست. استفاده از جوش برای اتصالات، به علت مهارت کم جوشکاران، قدیمی بودن ماشین آلات، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر، گران بودن هزینه آزمایش جوش و …… برزگترین ضعف اسکلتهای فلزی می باشد.[۳]
ساختمانهای بنایی[ویرایش]
منظور از ساختمان های بنایی ساختمان هایی هستندکه مصالح آنهااز آجر،بلوک سیمانی ویا سنگ ساخته شده اندودر آنها تمام یاقسمتی از بار های قائم توسط دیوار های با مصالح بنایی تحمل می شود.:برای ساختمانهای کوچک که از 2 طبقه تجاوز نمینمایندو یا حدکثر ارتفاع آنها از صفر صفر زمین 8 متر می باشد میتوان از این نوع ساختمان استفاده نمود.
- اسکلت اصلی این نوع ساختمانها آجری بوده و برای ساختن سقفها در ایران معمولاً از پروفیلهای فولادی{\displaystyle I} و آجر به صورت طاق ضربی استفاده میگردد؛ یا از سقف تیرچه و بلوک استفاده میشود.
- در این نوع ساختمان برای مقابله با نیروهای جانبی (نظیر زلزله) باید حتماً از شناژهای روی کرسی چینی و زیر سقفها استفاده شود؛ همچنین در ساختمانهای آجری معمولاً دیوارهای حمال در طبقات مختلف روی هم قرار میگیرند و اغلب پارتیشنها نیز همین دیوارهای حمال میباشند.
- حداقل عرض دیوارهای حمال نباید از ۳۵ سانتی متر کمتر باشد.و یا به عبارت دیگر برای دیوار های با مصالح بنایی ، حداقل نسبت ضخامت به ارتفاع نباید از یک دهم برای دبوار های مهار نشده کمتر باشد
ساختمانهای خشتی و گلی[ویرایش]
- اسکلت اصلی این نوع ساختمانها از خشت خام و گل میباشد و تعداد طبقات آن از یک طبقه تجاوز نمیکند و در مقابل نیروهای جانبی همانند زلزله به هیچ وجه مقاومت نمینمایند.
ساختمانهای چوبی[ویرایش]
- این نوع ساختمانها در مناطقی که چوب با قیمت ارزان در دسترس است ساخته میشوند،مانند شهرهای جنوبی کشور اتریش، بعضی ایالتهای کشور آمریکا و …
- ساختمانهای چوبی در ایران به علت کمبود منابع کمتر ساخته میشود.
ساختمانهای ترکیبی[ویرایش]
- ممکن است ساختمانی از دو یا چند نوع از انواع فوق ساخته شود مانند ساختمانهای فلزی-بتنی یا فلزی-آجری و … .
انواع ساختمان از لحاظ نوع کاربرد و اهمیت[ویرایش]
ساختمانها از لحاظ کاربردو اهمیت به چهار گروه اصلی تقسیم میشوند:
- گروه 1(ساختمان بااهمیت خیلی زیاد):بیمارستان ها،مراکز آتش نشانی،تاسیسات آبرسانی،نیروگاهها،برج های مراقبت،مخابرات،رادیو و تلویزیون،تاسیسات انتظامی ،مراکز کمک رسانی
- گروه2(ساختمان با اهمیت زیاد)ساختمان های با اهمیت زیاد به سه گروه کلی تقسیم میشود:
الف)ساختمان هایی که خرابی آنها موجب تلفات جانی ومالی زیاد می شود.مانند:فروشگاههای برزگ،سینماها،مدارس و …
ب)ساختمان هایی که از بین رفتن آنها باعث از دست رفتن ثروت ملی می شود.مانند:مراکز نگه داری اسناد و مدارک ملی،موزه ها و…
ج)ساختمان هایی که خرابی آنها باعث آتش سوزی و ایجاد آلودگی محیط زیست می شوند.مانند:پالایشگاه ها،مراکز سوخت رسانی و….
ساختمانسازی[ویرایش]
ساختمانسازی معمولاً فرایندی زمانبر بودهاست، اما در دهههای اخیر با استفاده از قطعات پیشساخته میتوان ساخت ساختمانها را سریعتر به پایان رساند.
تکنولوژی های جدید و ساختمانسازی[ویرایش]
صنعت ساختمان از دیرباز به عنوان یک صنعت سنتی و با بهره وری پایین شناخته شده است و در مطالعات انجام شده نیز با اشاره به اینکه ورود تکنولوژی به این صنعت با محدودیت و به کندی صورت میگیرد این صنعت را یک صنعت با پایین شناخته شده است در این بین ابزارهای نوین مانند مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM امیدیست برای تحول در این صنعت و افزایش بهره وری و توسعه همه جوانب آن.[۵]
اسکلت فولادی
اسکلت فولادی یا قاب فولادی اصطلاحی است که در ساختمانسازی به کار میرود. ساختمانهایی با اسکلت فولادی، از ستونهایعمودی و تیرهای I-شکل افقی که به شکل شبکههای مستطیلی به هم وصل شدهاند، تشکیل گردیدهاند. این شبکهٔ مستطیل-شکل، وظیفهٔ نگهداری طبقات، سقفها و دیوارهایی را که به اسکلت ساختمان وصل شدهاند، برعهده دارد. توسعهٔ این فناوری، امکان ساختآسمانخراشها را فراهم کردهاست.
محتویات
[نهفتن]
تاریخچه اسکلت فولادی[ویرایش]
استفاده از فولاد به عنوان مصالح ساختمانی حدوداً از اوایل قرن ۲۰ آغاز شد و در حین جنگ دوم جهانی به صورت قابل توجهی گسترش یافت.بعد از جنگ دوم جهانی تهیه فولاد امری به مراتب راحت تر از قبل شده بود و قیمت فولاد کاهش چشمگیری داشت که این مسئله باعث شد بسیاری از طراحان از اسکلت فلزی برای ساخت ساختمانهای گوناگون استفاده نمایند.
مفهوم کلی[ویرایش]
پروفیل یا نیمرخ یا سطح مقطع یک ستون فولادی نورد شده، مانند حرف H در زبان انگلیسی است. جهت فراهم کردن مقاومت مناسب در برابر تنشهای فشاری، فلنجهای ستونها دارای ضخامت و گستردگی بیشتری نسبت به فلنجهای تیرها است. فولادهایی با مقاطع مربعی و دایرهای توخالی نیز بهطور معمول جهت پر شدن توسط خمیر بتن استفاده میشوند. تیرهای فولادی توسط پیچ و مهره و سایر اتصالات به ستونها وصل میشوند. در گذشته نیز از پرچ برای اتصال استفاده می شد. به دلیل بیشتر بودن لنگر خمشی در تیرها، معمولاً جان مقطع فولادی تیرهای I-شکل دارای عرض بیشتری نسبت به جان ستونها است.
از عرشههای فولادی، میتوان به عنوان قالبهای راهراه در زیر لایهٔ ضخیمی از بتن مسلح، برای پوشش قسمت بالایی قاب فولادی استفاده کرد. استفاده از قطعات بتنی پیشساخته نیز روش متداول دیگری است. معمولاً در آخرین طبقهٔ ساختمانهای تجاری، از فضای خالی بین سطح بیرونی و قطعات سازهای کف طبقه به عنوان محلی برای کابلها یا کانالهای هوا استفاده میشود.
اسکلت ساختمان باید از نفوذ حرارت بالا محافظت شود. زیرا نرم شدن فولاد در دمای زیاد، میتواند موجب فروپاشیدن ساختمان گردد. در ستونها میتوان با پوشانده شدن توسط مواد مقاومی در برابر آتش همچون مصالح بنایی، بتن یا لایهٔ گچی این مشکل را برطرف کرد. تیرها را نیز میتوان با بتن، لایهٔ گچی یا اسپریهای مخصوص عایقکاری در برابر حرارت، پوشش داد. همچنین از پوششهای سقفی مقاوم در برابر آتش نیز میتوان بهره برد.
لایهٔ بیرونی ساختمان با استفاده از تکنیکهای ساختوساز یا سبکهای معماری مختلف به اسکلت ساختمان متصل میشود. از آجرها، سنگها، قطعات بتنی، شیشه، صفحات فلزی و رنگ، برای محافظت از فولاد در برابر تغییرات آبوهوایی استفاده میشوند.
در ایران[ویرایش]
سازه فلزی با دیوار برشی فولادی: که وزن آهن آلات مصرفی در آن ۴۵تا۵۵ کیلوگرم برای هر مترمربع است که نسبت به سازههای متداول ۴۰ درصد کمتر است.
در این نوع ساختمان برای ساختن ستونها و تیر از پروفیل فولادی استفاده میشود. همچنین از نبشی تسمه و برای زیر ستونها از صفحات فولادی (بیس پلیت) استفاده مینمایند و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم دیگر متصل مینمایند. سقف این نوع ساختمانها ممکن است تیرآهن و طاق ضربی باشد یا از انواع سقفهای دیگر از قبیل تیرچه بلوک غیره استفاده میگردد.
برای پارتیشنها میتوان مانند ساختمانهای بتونی از انواع آجر یا قطعات گچی یا چوبی و سفالهایی تیغهای استفاده نمود. در هر حال جداکنندهها میباید از مصالح سبک انتخاب شود. در بعضی کشورها بر خلاف کشور ما برای اتصال قطعات از جوش استفاده نکرده بلکه بیشتر از پرچ یا پیچ و مهره استفاده مینمایند. البته برای ستونها نیز میتوان به جای تیرآهن از نبشی یا ناودانی استفاده نمود.
بطور کلی منظور از ساختمان فلزی ساختمانی است که ستونها و تیرهای اصلی آن از پروفیلهای مختلف فلزی بوده و بار سقفها و دیوارها و جداکنندهها (پارتیشنها) بوسیله تیرهای اصلی به ستون منتقل شده و وسیله ستونها به زمین منتقل گردد.
روشهای طراحی سازههای فولادی ساختمانی[ویرایش]
ابعاد پروفیلهای مورد استفاده در سازههای فلزی را میتوان با یکی از روشهای زیر محاسبه کرد. از روشهای زیر دو روش تنش مجاز و روش حدی در مقررات ملی ساختمان مبحث ۱۰ ایران آورده شدهاست.
جستارهای وابسته[ویرایش]
- سازه فولادی
-
سازه فولادی
سازه فولادی نوعی سازه است که مصالح اصلی آن که برای تحمل نیروها و انتقال آنها به کار میرود از فولاد است. اتصالات به کار رفته در این نوع سازهها از نوع جوشی، پرچی یا پیچ میباشد و بسته به نوع اتصالات قطعات طرح شده و کنترلهای مربوطه بر روی آنها انجا
در حال حاضر فولاد از مهمترین مصالح برای ساخت ساختمان و پل و سایر سازههای ثابت است مقاومت فولاد (تنش تسلیم) مورد استفاده در بازه۲۴۰۰ تا ۷۰۰۰ kgr/cm ۲ است که برای ساختمانهای معمولی از فولاد با مقاومت ۲۴۰۰ که به آن فولاد نرمه گفته میشود استفاده میگردد.[۱]
محتویات
[نهفتن]
- ۱تاریخچه ساختمانهای فولادی
- ۲نقش فولاد در ساختمان
- ۳مشخصات مکانیکی فولاد
- ۴دستهبندی
- ۵طراحی ساختمانهای فولادی
- ۶طراحی با توجه به روش مهاربندی
- ۷لزوم محافظت در برابر حریق، خوردگی و عایق بندی صوتی
- ۸توجیه اقتصادی سازههای فولادی
- ۹میزان مصرف فولاد در ساختمانهای فلزی
- ۱۰انتقال بار در سازههای فولادی
- ۱۱تعریف ستون فلزی
- ۱۲طراحی اعضای خمشی
- ۱۳طراحی اعضای فشاری – خمشی
- ۱۴محدودیتهای لاغری اعضا
- ۱۵ضوابط ویژه اعضای جان تیرچهها (کنترل برش)
- ۱۶مقاومت جوش
- ۱۷وصله
- ۱۸جستارهای وابسته
- ۱۹منابع
تاریخچه ساختمانهای فولادی[ویرایش]
استفاده از فولاد به عنوان مصالح ساختمانی حدوداً از اوایل قرن ۲۰ آغاز شد و در حین جنگ دوم جهانی به صورت قابل توجهی گسترش یافت.بعد از جنگ دوم جهانی تهیه فولاد امری به مراتب راحت تر از قبل شده بود و قیمت فولاد کاهش چشمگیری داشت که این مسئله باعث شد بسیاری از طراحان از اسکلت فلزی برای ساخت ساختمانهای گوناگون استفاده نمایند.
نقش فولاد در ساختمان[ویرایش]
فولاد یکی از مهمترین مصالح ساختمانی بهشمار میآید. فولاد از احیا شدن سنگ آهن، به همراه کک و اکسیژن در کورههای بلند با درجه حرارت زیاد بدست می اید. آهن خام که به این ترتیب به دست میآید بین ۳ تا ۴ درصد کربن دارد.
مشخصات مکانیکی فولاد[ویرایش]
مهمترین مشخصه مکانیکی فولاد نمودار تنش _ کرنش آن میباشد که از روی آن تنش تسلیم یا تنش جاری شدن بدست میآید.[۲]
فولاد به عنوان مادهای با مشخصات خاص و منحصر بفرد، مدتهاست در ساخت ساختمانها کاربرد دارد. قابلیت اجرای دقیق، رفتار سازه ای معین، نسبت مقاومت به وزن مناسب، در کنار امکان اجرای سریع سازههای فولادی همراه با جزئیات و ظرافتهای معماری، فولاد را به عنوان مصالحی منحصر و ارزان در پروژههای ساختمانی مطرح نموده است؛ به نحوی که اگر ضعفهای محدود این ماده نظیر مقاومت کم در برابر خوردگی و عدم مقاومت در آتشسوزیهای شدید به درستی مورد توجه و کنترل قرار گیرند، امکانات وسیعی در اختیار طراح قرار میدهد که در هیچ ماده دیگر قابل دستیابی نیست. فولاد، آلیاژ ی از آهن و کربن است که کمتر از ۲ درصد کربن دارد. در فولاد ساختمانی عمومأ در حدود ۳ درصد کربن و ناخالصیهای دیگری مانند فسفر، سولفور، اکسیژن و نیتروژن و چند ماده دیگر موجود میباشد. ساخت فولاد شامل اکسیداسیون و جدانمودن عناصر اضافی و غیرضروری موجود در محصول کوره بلند و اضافه کردن عناصر مورد نیاز برای تولید ترکیب دلخواه است. برای ساخت فولاد، از چهار روش اصلی استفاده میشود. این روشها عبارتند از: روش کوره باز، روش دمیدن اکسیژن، روش کوره برقی، روش خلاء.
آنچه فولاد را به عنوان یک مصالح ساختمانی مناسب معرفی کرده میتواند شامل موارد زیر باشد:
- تغییر شکل در اثر بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت
- وجود خاصیت الاستیک و پلاستیک
- شکل پذیری
- خاصیت چکش خواری و تورق
- خاصیت خمش پذیری
- خاصیت فنری و جهندگی
- خاصیت چقرمگی
- خاصیت سختی استاتیکی و دینامیکی
- مقاومت نسبی بالا
- ضریب ارتجاعی بالا
- جوش پذیری
- همگن بودن
- امکان استفاده از ضایعات
- امکان تقویت مقاطع در صورت نیاز
دستهبندی[ویرایش]
سازههای فولادی به سه دسته تقسیم میشوند
- سازههای قاب بندی شده:که مجموعهای از اعضای محوری، خمشی یا محوری خمشیاند.
- سازههای پوستهای: منابع تگهداری مایعات و گازها که نیروی محوری حاکم است.
- سازههای معلق: که در آن نیروی کششی حاکم است.
منظور از سازههای فولادی در عمران معمولاً سازههای قاب بندی شده است. نقش قاب در ساختمان انتقال بارهای مرده و بار زنده و زلزله و بار برف از سازه به پی میباشد. و پایداری کلی سازه راحفظ میکند.
برای ساخت سازههای ساختمانی بیشتر از پروفیلهای نورد شده استفاده میشود اگر ابعاد طراحی شده مقادیر دیگری باشد میتوان با استفاده از ورقهای موجود در بازار پروفیل مربوطه را تهیه کرد.
طراحی ساختمانهای فولادی[ویرایش]
انتخاب نوع مقطع، روش ساخت، روش بهرهبرداری و محل ساخت ساختمان، خصوصیات و ویزگیهای متنوعی برای ساخت اسکلت باربر یک ساختمان بوجود میآورد. مزیتهای هر سیستم سازه ای و مصالح مورد نیاز آن سیستم را در صورتی میتوان بکار برد که خصوصیات و ویژگیهای آن مصالح و سیستمها در مرحله طراحی به حساب آورده شود و طراح باید در مورد هر یک از مصالح به درستی قضاوت کند. این موضوع به ویژه در ساختمانهایی که اسکلت فولادی دارند ضروری است. معیارهای سازه ای زیر اهمیت زیادی در طراحی کلی و ستونگذاری ساختمان دارد: – نوع مقطع – آرایش و روش قرارگیری مقاطع – فواصل تکیه گاهی – اندازه دهانههای سقف – نوع مهاربندی – نوع سیستم صلبکننده – محل قرارگیری سیستم صلبکننده (سیستم فضاسازی داخلی)
برای استفاده بهینه از خواص مطلوب ساختمانهای فولادی، سیستم فضاسازی داخلی باید بگونهای اختیار شود که
- متشکل از قطعات پیشساخته باشد، بدین منظور که سرعت بیشتر نصب و برپایی سازه، موجب کوتاه شدن زمان کلی ساخت میشود.
- قطعات سبک باشد تا وزن کلی ساختمان به حداقل ممکن برسد.
- نوع سیستم انتخاب شده، سازگار با سیستم سازهای انتخاب شده باشد.
- با یک روش اقتصادی قابل محافظت در برابر آتش باشد.
فضاهای داخلی ساختمان فلزی معمولأ شامل:
- سقفها
- بام
- دیوارهای خارجی
- دیوارهای داخلی
- سیستم رفت و آمد (پله و آسانسور) میباشد که با هماهنگی دقیق و علمی این امکان بوجود میآید که اقتصادیترین روش ساخت و اجرای ساختمان بدست آید.
طراحی با توجه به روش مهاربندی[ویرایش]
تمام ساختمانها باید برای مقاومت در برابر نیروی زلزله و باد یا دیگر نیروهای افقی صلب شوند سیستم صلبکننده باید:
- نیروهای جانبی را به فونداسیون منتقل کند.
- تغییر مکانهای افقی را محدود کند.
در ساختمانهای بلند باید ملاحظات ویژهای برای جلوگیری از ایجاد نوسانات ناشی از باد در نظر گرفته شود. بزرگی نیروهای افقی اعمال شده در اثر باد به عوامل زیر بستگی دارد:
- سرعت باد
- شکل آیرودینامیکی ساختمان
- وضعیت سطح نما
- روشهای صلب کردن
یک قاب سازهای فولادی را میتوان به یکی از روشهای زیر مهاربندی کرد:
- سیستمهای قاب صلب
- سیستمهای قاب بادبندی
- دیوارهای بتنی به صورت دیوارهای برشی یا هستههای بتنی
انتخاب روش صحیح مهاربندی، اهمیت عمدهای در طراحی سازهای دارد و حتی ممکن است کل اندیشه طراحی یک ساختمان بلند مرتبه را تحت تأثیر قرار دهد. مهار بندی به وسیله اعضای بادبندی یا دیوارهای بتنی به صورت دیافراگم صلب، نقاط ثابتی را در ساختمان ایجاد میکند، به گونهای که آزادی عمل در جانمایی و معماری داخل ساختمان را محدود میکند.
طراحی با توجه به اجزای تشکیل دهنده فضاهای داخلی ساختمان[ویرایش]
انتخاب سیستم مناسب برای اجزای داخلی ساختمان به عوامل مختلفی بستگی دارد. روشهای زیر بهطور رایج در ساخت سقفهای متکی به تیرهای فولادی به کار میروند:
- دال بتنی درجا بر روی قالب مناسب
- دال بتنی پیش ساخته
- عرشه فولادی با بتن درجا
عملکرد مرکب بین دال بتنی و تیر فولادی که در هر سه روش امکانپذیر است، سبب اقتصادی شدن ساخت میگردد. مسئله حفاظت قسمتهای فولادی سقف در برابر آتشسوزی باید در اجرای سقف در نظر گرفته شود. استفاده از سقف کاذب میتواند این کار را به خوبی انجام دهد. در سازههای اسکلت فلزی، معمولأ دیوارهای خارجی باربر نیستند، برای ساخت این دیوارها، بنابر شرایط موجود، از مصالح مختلف استفاده میشود.
لزوم محافظت در برابر حریق، خوردگی و عایق بندی صوتی[ویرایش]
اغلب اظهار میشود که هزینه لازم برای محافظت ساختمانهای فلزی در برابر آتشسوزی و خوردگی و عایق بندی صوتی بسار زیاد است، ولی استفاده از راههای معقول و مناسب برای هر ساختمان، با توجه به سیستم بکار رفته در آن، میتواند باعث کاهش این هزینه شود. ایجاد یک سیستم محافظت در برابر آتشسوزی در تمام ساختمانهای فلزی لازم و ضروری است. آنچه که از لحاظ اقتصادی در این مسئله حائز اهمیت است، استفاده از روش صحیح حفاظت اجزای فلزی است. اغلب المانهای داخلی ساختمان مانند سقف و دیوارهای داخلی و خارجی آن به عنوان یک سیستم محافظت در برابر آتشسوزی در ساختمان قابل استفاده است. تیرها و ستونهای فلزی میتواند به روش مناسب در بین این اجزا مدفون شود. در غیر اینصورت باید با روش مناسب اسکلت فولادی ساختمان محافظت شود.
از آنجایی که زنگ زدگی در قطعات داخلی ساختمان فولادی با توجه به رطوبت ناچیز موجود در هوا بعید به نظر میرسد، محافظت در برابر خوردگی برای این قطعات یک مشکل جدی محسوب نمیشود. بنابراین حفاظت در برابر خوردگی فقط برای قطعات بیرونی و اجزایی که در معرض رطوبت هوا قرار دارند لازم و ضروری است.
مشخصات صوتی یک ساختمان، بستگی به خواص اجزای داخلی آن دارد مانند نوع سقف و سیستم دیوارهای جداکننده و تیغهها. در این بین، سیستم اسکلت باربر ساختمان نقش کمتری دارد رفتار اسکلت یک ساختمان بتنی و فولادی، با یک سیستم فضاسازی داخلی مشابه، یکسان است.
توجیه اقتصادی سازههای فولادی[ویرایش]
در ارزیابی اقتصادی یک ساختمان فولادی، فقط در نظر گرفتن قیمت مصالح ساختمانی و نیروی انسانی کفایت نمیکند و بقیه عوامل مؤثر در این موضوع باید مورد بررسی قرار گیرد. موارد زیر در اقتصاد یک ساختمان مؤثر است
- قیمت زمین: به دلیل کوچک بودن مقاطع عرضی در ساختمانهای فولادی، فضای کمتری توسط اسکلت سازه اشغال شده و در مقایسه با سازههای بتنی، ساختمانهای فلزی در پلان دارای سطح مؤثر بیشتری هستند. بنابراین هزینه زمین در هر متر مربع مفید ساختمان، در ساختمانهای فلزی کمتر خواهد بود.
- مصالح در دسترس
- ارزش نهایی ساختمان: هرچه مدت زمان ساخت یک ساختمان کوتاهتر باشد، هزینه نهایی آن ساختمان کمتر خواهد بود. با توجه به روشهای مختلف ساخت سازه، متوجه میشویم که در مقایسه با سایر روشها، ساخت سازههای فلزی زمان کمتری صرف میکند.
- هزینه اسکلت اصلی سازه (سفت کاری)
- تأثیر نازک کاری
- تأثیر نصب تجهیرات و تاسیسات
- نحوه تأثیر این عوامل در بهرهبرداری بهینه از ساختمان
- هزینه ایجاد تغییرات داخلی و بهسازی در ساختمان
- هزینه تخریب (در ساختمانهای با عمر کوتاه)
میزان مصرف فولاد در ساختمانهای فلزی[ویرایش]
در ساختمانهای فلزی، هزینه با توجه به میزان مصرف فولاد در هر متر مربع مساحت کف (تصویر افقی) یا متر مکعب ساختمان محاسبه میشود. هزینه ساخت و میزان مصرف فولاد به عوامل زیر بستگی دارد:
- تعداد طبقات
- بار اعمال شده به طبقات
- دهانهها در اطراف ستون
- ضخامت سقف
- سیستم سازهای (سیستم انتقال بارهای قائم و جانبی)[۳]
انتقال بار در سازههای فولادی[ویرایش]
سازههای فولادی مشتمل بر تعدادی تیر و ستون به شکل قاب و نیز شامل تعدادی تقویتکننده، به منظور ایستایی بیشتر میباشد. بدیهی است انتقال بارهای افقی و قائم از طریق این اجزاء صورت میگیرد. به این صورت که:
- سقف، بارهای عمودی را تحمل کرده و به صورت افقی، از طریق تیرها به تکیهگاههای تیر منتقل میکند.
- سیستم باربر قائم (ستونها)، بارها را از تکیه گاههای دو سر تیر به فونداسیون انتقال میدهد.
- همچنین سیستمهای مهاربندی قائم و افقی، بارهای جانبی ناشی از باد، زلزله، فشار زمین و … را به فونداسیونها منتقل مینمایند.
ماهیت انتقال بار از طریق تیرها به تکیه گاهها و روش قرارگیری تیرها (تیر ریزی) به عوامل زیر بستگی دارد
- نوع مقطع قابل استفاده با توجه به طراحی معماری
- فواصل تکیه گاهها و طول دهانه تیر با توجه به طراحی سازهها
- روش انتقال بار توسط اجزای باربر
- سیستم تکیه گاهی انتخاب شده (صلب، نیمه صلب، ساده)
تعریف ستون فلزی[ویرایش]
ستون عضوی است که معمولأ به صورت عمودی در ساختمان نصب میشود و یارهای کف ناشی از طبقات به وسیله تیر و شاهتیر به آن منتقل میگردد و سپس به به زمین انتقال مییابد.
شکل ستونها[ویرایش]
شکل سطح مقطع ستونها معمولاً به مقدار و وضعیت بار وارد شده بستگی دارد. برای ساختن ستونهای فلزی از انواع پروفیلها و ورقها استفاده میشود.
عموما ستونها از لحاظ شکل ظاهری به دو گروه تقسیم میشوند
- نیمرخ (پروفیل) نورد شده شامل انواع تیرآهنها و قوطیها: بهترین پروفیل نورد شده برای ستون، تیرآهن با پهن یا قوطیهای مربع شکل است؛ زیرا از نظر مقاومت بهتر از مقاطع دیگر عمل میکند. ضمن اینکه در بیشتر مواقع عمل اتصالات تیرها به راحتی روی آنها انجام میگیرد.
- مقاطع مرکب: هرگاه سطح مقطع و مشخصات یک نیمرخ (پروفیل) به تنهایی برای ایستایی (تحمل بار وارد شده و لنگر احتمالی) یک ستون کافی نباشد، از اتصال چند پروفیل به یکدیگر، ستون مناسب آن (مقاطع مرکب) ساخته میشود.
چگونگی ساخت ستون (مقاطع مرکب)[ویرایش]
ستونها ممکن است بر حسب نیاز با ترکیب و اتصالات متنوع از انواع پروفیلهای مختلف ساخته شوند. اما رایجترین اتصال برای ساخت ستونها سه نوع است
- اتصال دو پروفیل به یکدیگر به طریقه دوبله کردن: ابتدا دو تیرآهن را در کنار یکدیگر و بر روی سطح صاف به هم چسبیده گردند؛ سپس دو سر و وسط ستون را جوش داده و ستون برگردانده شده و مانند قبل جوشکاری صورت میگیرد؛ آن گاه ستون معکوس و در قسمت وسط، جوشکاری میشود. همین کار را در سوی دیگر ستون انجام میدهند و به ترتیب جوشکاری ادامه مییابد تا جوش مورد نیاز ستون تأمین گردد. این شیوه جوشکاری برای جلوگیری از پیچش ستون در اثر حرارت زیاد جوشکازی ممتد میباشد. در صورتیکه در سرتاسر ستون به جوش نیازی نباشد، دست کم جوشها باید به این ترتیب اجرا گردد:
- الف) حداکثر فاصله بین طولهای جوش در طول ستون به صورت غیر ممتد از ۶۰ سانتیمتر تجاوز نکند.
- ب) طول جوش ابتدایی و انتهایی ستون باید برابر بزرگترین عرض مقطع باشد و بهطور یکسره انجام گیرد.
- ج) طول مؤثر هر قطعه از جوش منقطع نباید از ۴ برابر بعد جوش یا ۴۰ میلیمتر کمتر باشد.
- د) تماس میان بدنه دو پروفیل نباید از یک شکاف ۵/۱ میلیمتری بیشتر، اما از ۶ میلیمتر کمتر باسد؛ ضمناً بررسیهای فنی نشان دهد مه مساحت کافی برای تماس وجود ندارد؛ در آن صورت، این بادخور باید با مصالح پرکننده مناسب شامل تیغههای فولادی با ضخامت ثابت پر شود.
- ۲- اتصال دو پروفیل با یک ورق سراسری روی بالها: در مقاطع مرکبی که ورق اتصال بر روی دو نیمرخ متصل میشود تا مقاطع مرکب تشکیل بدهد؛ فاصله جوشهای مقطع (غیر ممتد) که ورق را به نیمرخها متصل میکند، نباید از ۳۰ سانتیمتر بیشتر شود. اندازه حداکثر فاصله یادشده در مورد فولاد معمولی به صورت t22 که t در آن ضخامت ورق است در میآید.
- ۳- اتصال دو پروفیل با بستهای فلزی (تسمه): متداولترین نوع ستون در ایران ستونهای مرکبی است که دو تیرآهن به فاصله معین از یکدیگر قرار میگیرد و قیدهای افقی یا چپ و راست این دو نیمرخ را به هم متصل میکند؛ البته بستهای چپ و راست که شکلهای مثلثی را به وجود میآورند، دارای مقاومت بهتری نسبت به قیدهای موازی میباشند. در مورد اینگونه ستونها، به ویژه ستون با قید موازی مسائل زیر را بایستی رعایت کرد:
- الف) ابعاد بست (وصله) افقی ستون کمتر از این مقادیر نباشد:
- L: طول وصله حداقل به فاصله مرکز تا مرکز دو نیمرخ باشد.
- B: عرض وصله از ۴۲ درصد طول آن کمتر نباشد.
- T: ضخامت وصله از ۳۵/۱ طول آن کمتر نباشد.
- ب) در اطراف کلیه وصلهها و در سطح تماس با بال نیمرخها عمل جوشکاری انجام گیرد (مجموع طول خط جوش در هر طرف صفحه نباید از طول صفحه کمتر شود).
- ج) فاصله قیدها و ابعاد آن بر اساس محاسبات فنی تعیین میشود.
- د) در قسمت انتهایی ستون، باید حتماً از ورق با طول حداقل برابر عرض ستون استفاده کرد تا علاوه بر تقویت پایه، محل مناسبی برای اتصال بادبندها به ستون به وجود آید.
- ه) در محل اتصال تیر یا پل به ستون لازم است قبلا ورق تقویتی به ابعاد کافی روی بالهای ستون جوش شده باشد.
روش نصب نبشی بر روی کف ستونها (بیس پلیت) برای استقرار ستون هنگام محاسبه ابعاد کف ستونها باید حداقل فاصله میله مهاری از لبه کف ستون و محل جاگذاری نبشی با ضخامت جوش لازم برای نگه داشتن ستون، همچنین ضخامت پلیت انتهایی ستون و ابعاد ستون را با دقت بررسی کرد؛ سپس با توجه به موارد یاد شده، به نصب نبشی و استقرار ستون به این صورت اقدام نمود. بر روی بیس پلیتها محل کف ستون و محل آکس را کنترل میکنیم؛ سپس نبشیهای اتصال را به صورت عمود برهم بر روی بیس پلیت جوش داده، آنگاه ستون را مستقر و اقدام به نصب دگر نبشیهای لازم کرده و آنها را به بیس پلیت جوش میدهیم. از مزایای عمود برهم بودن دو نبشی روی بیس پلیت علاوه بر سرعت عمل و استقرار بهتر به علت تماس مستقیم ستون به بال نبشی، اتصال جوشکاری به گونهای درست تر و اصولی تر صورت میگیرد. روشن است که قبل از جوشکاری باید ستونها را هم محور و قائم نموده و عمود بودن در دو جهت کنترل گردد. پس از نصب ستونها با توجه به ارتفاع ستون و آزاد بودن سر ستون ممکن است تا زمان نصب پلها، ستونها در اثر شدت باد و وزن خود حرکتهایی داشته باشند که احتمالا تأثیر نامطلوب و ایجاد ضعف در جوشکاری و اتصالات کف ستونها خواهد داشت. به این سبب، باید پس از نصب، فوراً به مهاربندی موقت ستونها به وسیله میلگرد یا نبشی به صورت ضربدری اقدام کرد.
طویل کردن ستونها[ویرایش]
سازهای فلزی را اغلب در چندین طبقه احداث میکنند، طول پروفیلها برای ساخت ستون محدود است. با در نظر گرفتن بار وارده و دهانه بین ستونها و نحوه قرار گرفتن ستونهای کناری، مقاطع مختلفی برای ساخت ستونها به دست می اید. ممکن است در هر طبقه، ابعاد مقطع ستون با طبقه دیگر تفاوت داشته باشد؛ بنابراین، باید اتصال مقاطع با ابعاد مختلف برای طویل کردن با دقت زیادی انجام شود. محل مناسب برای وصله ستونها به هنگام طویل کردن آنها حداقل در ازتفاع ۴۵ تا ۶۰ سانتیمتر بالاتر از کف هر طبقه یا ۶/۱ ارتفاع طبقه میباشد. این ارتفاع اندازه حداقلی است که از نظر دسترسی به محل اجرای جوش و نصب اتصالات مورد نیاز برای ادامه ستون یا اتصال بادبند لازم است.
نحوه طویل کردن ستونها[ویرایش]
ابتدا سطح تماس دو ستون را به خوبی گونیا میکنند و با سنگ زدن صاف مینمایند تا کاملاً در تماس با یکدیگر یا صفحه وصله قرار گیرد. در صورتی که پروفیل دو ستون یکسان نباسد، باید اختلاف دو نمره ستون را با گذاردن صفحات لقمه (همسوکننده) بر ستون فوقانی را پر نمود؛ سپس صفحه وصله را نصب کرد و جوش لازم لازم را انجام داد. اگر ابعاد مقطع دو نیمرخ که به یکدیگر متصل میشوند، تفاوت زیاد داشته باشند، بهطوریکه قسمت بزرگی از سطح آن دو در تماس با یکدیگر قرار نگیرد، در این صورت باید یک صفحه تقسیم فشار افقی بین دو نیمرخ به کار برد. این صفحه معمولاً باید ضخیم انتخاب شود تا بتواند بدون تغییر شکل زیاد، عمل تقسیم فشار را انجام دهد. کلیه ابعاد و ضخامت صفحه و مقدار جوش لازم را باید طبق محاسبه و بر اساس نقشههای اجرایی انجام داد.
ستونها با مقاطع دایرهای[ویرایش]
معمولا مقاطع لولهای (دایرهای) از قطر ۲ تا ۱۲ اینچ برای ستونها بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند. مقطع لوله در مواقعی که بوسیله اتصال جوش باشد، آسانتر به کار میرود. کاربرد لوله بیشتر در پایههای بعضی منابع هوایی، دکلهای مختلف و خرپاهای سبک است. این مقطعها بهطور کلی مقاومترند برای اینکه ممان انرسی انها در تمام جهات یکسان است. با تغییر ضخامت مقاطع لولهای میتوان اینرسیهای مختلف را به دستآورد.
طراحی اعضای خمشی[ویرایش]
تنش مجاز برای اعضای خمشی بدون نیروی فشاری مطابق زیر است
- الف) برای بالها.
- ب) برای اعضای جان ساخته شده از میلگرد یا مقاطع غیر میلگرد.
- د) برای ورقهای نشیمن.
طراحی اعضای فشاری – خمشی[ویرایش]
در صورتیکه فاصله بین گرهها مساوی ویا بیشتر از ۶۰ سانتیمتر باشد، اعضای فوقانی تیرچهها باید به نحوی طراحی شوند که رابطه زیر در گرهها برقرار شود و همچنین باید رابطه زیر دربین دو گره برقرارگردد:
- برای اعضای میانی تیرچهها
- برای اعضای کناری تیرچهها
- Fe تنش مجاز اولر و L فاصله بین گرهها میباشد.
محدودیتهای لاغری اعضا[ویرایش]
ضریب لاغری(L/r) در اعضای میانی وکناری بالها، همچنین در اعضا ی فشاری وکششی جان تیرچه نباید از مقادیر زیر تجاوز نماید:
- در اعضای میانی بال فوقانی ۹۰
- در اعضای کناری بال فوقانی ۱۲۰
- در اعضای فشاری جان ۲۰۰
- دراعضای کششی ۲۴۰
ضوابط ویژه اعضای جان تیرچهها (کنترل برش)[ویرایش]
حداقل نیروی برشی قائم که برای اعضاء باید در نظر گرفته شود. نباید از ۲۵ درصد عکس العمل تکیه گاهی کمتر باشد.
در مواردیکه اعضای جان تیرچهها تحت اثر ترکیب تنشهای فشاری وخمشی قرار گیرند. باید بر اساس ضوابط اعضای فشاری – خمشی طراحی گردند. در حالتی که خمش در این اعضا، موجب انحنای دو طرفه آنها گردد، ضریب Cm معادل ۰٫۴ در نظر گرفته میشود.
مقاومت جوش[ویرایش]
اتصالات جوش اعضا باید بتواند حداقل دوبرابر بار طراحی تیرچهها را تحمل نماید.
وصله[ویرایش]
اتصال دوپروفیل به صورت وصله در هر نقطه ازبال مجاز است. وصله به صورت جوش سربه سر در اعضای کششی باید بتواند حداقل مقاومتی معادل 1.14Fy.A را از خود نشان دهد که درآن A کل سطح مقطع عضو وصله شده میباشد.
وصله پوششی[ویرایش]
روشهای مختلفی برای وصله ارماتورها در ساختمانهای بتن ارمه وجود دارد که رایجترین آنها وصله پوششی میباشد و ازطریق اورلپ دوآرماتور در کنار هم صورت میگیرد تنها ویژگی وصله پوششی سادگی اجرای آن است اما در عین حال ازمعایب آن مصرف زیاد میلگرد در محل اتصال عملکرد مهندسی ضعیف درنقاط حساس و محدودیت آییننامهای ازلحاظ تراکم و قطرارماتور میباشد.[۴]
۲-طراحی مرحله دوم بعد از گرفتن بتن:
در این مرحله مقطع مرکب شامل تیرچه فولادی وبتن باید تلاشهای ناشی ازتمام بارهای وارده به سقف (قبل و بعد از گرفتن بتن) راتحمل کند .[۵]
جستارهای وابسته[ویرایش]
سازههای بتنی
سازه بتنی سازهای است که در ساخت آن از بتن یا به طور معمول بتن آرمه (سیمان، شن، ماسه و پولاد به صورت میلگرد ساده یا آجدار) استفاده شده باشد. در ساختمان در صورت استفاده از بتن آرمه در قسمت ستونها و شاه تیرها و پی، آن ساختمان یک سازه بتنی محسوب میشود.
امروزه بسیاری از پلها را از بتن آرمه می سازند. برای استفاده از پل های بلندتر و بیشتر شدن فاصله پایه پلها از تیر پیشتنیده استفاده می شود.
محتویات
[نهفتن]
مزایای سازههای بتنی[ویرایش]
- ۱- ماده اصلی بتن که شن و ماسه میباشد ارزان و قابل دسترسی است.
- ۲- سازههای بتنی که مطابق با اصول آیین نامهای طراحی و اجرا شده اند، در مقابل شرایط محیطی سخت، مقاومتر از سازههای ساخته شده با مصالح دیگر هستند.
- ۳- به علت قابلیت شکل پذیری بالای بتن، امکان ساخت انواع سازههای بتنی نظیر پل، ستون و … به اشکال مختلف میسر است.[۱]
- ۴- سازههای بتنی در مقابل حرارت زیاد ناشی از آتش سوزی بسیار مقاوم اند. آزمایشها نشان داده اند که در صورت ایجاد حرارتی معادل ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد برای یک نمونه بتن آرمه، حداقل یک ساعت طول میکشد تا دمای فولاد داخل بتن، که با یک لایه بتنی با ضخامت ۲٫۵ سانتی متر پوشیده شده است، به ۵۰۰ درجه سانتی گراد برسد.
روشهای طراحی سازههای بتن آرمه[ویرایش]
به طور کلی هدف از طراحی یک سازه، تامین ایمنی در مقابل فروریختگی و تضمین عملکرد مناسب در زمان بهره برداری است. چنانچه مقاومت واقعی یک سازه بطور دقیق قابل پیش بینی بود و در صورتی که بارهای وارد بر سازه و اثرات داخلی آنها نیز با همان دقت قابل تعیین بودند، تامین ایمنی تنها با ایجاد ظرفیت باربری به میزان جزئی بیش از مقدار بارهای وارده ممکن می گشت. لیکن عوامل نامشخص و خطاهای احتمالی متعددی در آنالیز، طراحی و ساخت سازهها وجود دارند که یک حاشیه ایمنی را در طراحی سازهها طلب میکنند. مهمترین ریشهها و منابع این خطاها عبارتند از:
- الف: بارهایی که در عمل به سازه وارد میشوند و همچنین توزیع واقعی آنها ممکن است با آنچه در بارگذاری سازه فرض شده است متفاوت باشند.
- ب: رفتار واقعی سازه ممکن است با رفتار تئوریک سازه، که بر اساس آن نیروهای داخلی اعضا محاسبه میشوند، تفاوت داشته باشد.
- ج: مقاومت واقعی مصالح به کار رفته در ساخت سازه ممکن است متفاوت از مقادیر فرض شده در محاسبات باشد.
- د: ابعاد قطعات و محل واقعی میلگردها ممکن است دقیقاً مطابق آنچه طراح در محاسبات خود فرض کرده نباشد.
بنابراین، انتخاب یک حاشیه ایمنی مناسب امر بسیار دشواری است که نحوه منظور نمودن آن، به صورت یکی از مشخصههای اساسی روشهای طراحی در آمده است. به طور کلی طراحی سازههای بتن آرمه به سه روش زیر صورت میگیرد[۲]:
- ۱: تنش مجاز
- ۲: مقاومت نهایی
- ۳: روش طراحی بر مبنای حالات حدی
روش تنش مجاز[ویرایش]
این روش که قبلاً روش تنش بهره برداری یا روش تنش بار سرویس نامیده میشد، اولین روشی است که بصورت مدون برای طراحی سازههای بتن آرمه بکارگرفته شد. در این روش یک عضو سازهای به نحوی طراحی میشود که تنشهای ناشی از اثر بارهای بهره برداری (یا سرویس)، که به کمک تئوریهای خطی مکانیک جامدات محاسبه میشوند، از مقادیر مجاز تنشها تجاوز نکنند. منظور از بارهای بهره برداری یا سرویس بارهایی نظیر: بار زنده، بار مرده، بار برف و بار زلزله هستند. این بارها توسط آیین نامههای بارگذاری، مانند مبحث ششم مقررات ملی ساختمان تعیین میشوند. در این روش منظور از تنش مجاز تنشی است که از تقسیم تنش حدی ماده، نظیر مقاومت فشاری برای بتن و مقاومت تسلیم برای فولاد، بر ضریب بزرگتر از واحد، به نام ضریب اطمینان به دست میآید. تنشهای مجاز مصالح توسط آیین نامههای محاسباتی تعیین میشوند. به عنوان مثال مطابق آیین نامه ACI مقدار تنش فشاری مجاز بتن {\displaystyle f’} c ۰٫۴۵می باشد.
- بدین ترتیب مراحل این روش بطور خلاصه به ترتیب زیر هستند:
- ۱: تعیین بارهای وارد بر سازه
- ۲: آنالیز سازه و تعیین تنشها در مقاطع مختلف به کمک تئوریهای کلاسیک اجسام الاستیک
- ۳: تعیین تنشهای مجاز با استفاده از یک آیین نامه محاسباتی
- ۴: طراحی نهایی مقطع با این محدودیت که در هیچ نقطهای از سازه تنشهای ایجاد شده از تنشهای مجاز تجاوز نکنند
- این روش به دلیل سادگی و سهولت کاربرد تا چندی قبل به عنوان قابل استفادهترین روش طراحی سازههای بتن آرمه مطرح بود. لیکن نقاط ضعف این روش استفاده از آن را محدود کرده است. مهمترین این نقاط ضعف عبارتند از:
- الف: در این روش ایمنی به کمک تنها یک ضریب (ضریب اطمینان) و در یک مرحله منظور میشود، از آنجا که عواملی که لزوم تامین یک حاشیه ایمنی را ایجاب میکنند دارای ریشهها و شدتهای متفاوت هستند، در نظر گرفتن آنها تنها با کمک یک ضریب غیر منطقی است.
- ب: بتن مادهای است که تنها تا تنشهای معادل نصف مقاومت فشاری آن به صورت الاستیک و خطی عمل میکند. بنابراین با بکار بردن درصدی از مقاومت فشاری بتن در محاسبات نمیتوان اطلاعی از ضریب اطمینان کلی سازه در مقابل فروریختگی به دست آورد.
- ج: به کار بردن این روش در طراحی بعضی مقاطع با اشکالات تئوریک مواجه است. به عنوان مثال در مقاطع خمشی تنش واقعی فولاد غالباً کمتر از مقداری است که با این روش محاسبه میشود.
- تا سال ۱۹۵۶ میلادی روش تنشهای مجاز مبنای محاسبات در آیین نامه ACI بود. این روش از سال ۱۹۷۷ تنها در قسمت ضمائم آیین نامه و تحت عنوان روش دیگر طراحی جا داده شد.[۳]
روش مقاومت نهایی[ویرایش]
روش مقاومت نهایی که در آیین نامه ACI به نام روش طراحی بر مبنای مقاومت موسوم است، حاصل مطالعات گسترده روی رفتار غیر خطی بتن و تحلیل دقیق مسئله ایمنی در سازههای بتن آرمه میباشد. روند طراحی در این روش را میتوان به صورت زیر خلاصه نمود:
- ۱: باربهره برداری به وسیله ضریبی موسوم به ضریب بار افزایش داده میشود، بار حاصله را اصطلاحاً بار ضریبدار یا بار نهایی می نامند.
- ۲: بارهای ضریبدار بر سازه اعمال میشوند و به کمک روشهای خطی آنالیز سازه ها، نیروی داخلی مقاطع محاسبه میشود. به این نیروی داخلی اصطلاحاً مقاومت لازم گفته میشود. مقاومت لازم در یک مقطع شامل: مقاومت خمشی لازم، مقاومت برشی لازم، مقاومت پیچشی لازم و مقاومت بار محوری لازم است.
- ۳: برای هر مقطع، مقاومت طراحی آن از حاصلضرب مقاومت اسمی در ضریبی کوچکتر از واحد به نام ضریب کاهش مقاومت به دست میآید. مقاومت اسمی، حداکثر مقاومتی است که مقطع قبل از گسیختگی از خود نشان میدهد. مقاومت اسمی یک مقطع مشتمل است از: مقاومت خمشی اسمی، مقاومت برشی اسمی، مقاومت پیچشی اسمی و مقاومت بار محوری اسمی.
- ۴: طراحی مقطع به نحوی که در آن مقاومت لازم از مقاومت طراحی کمتر باشد.
- روش طراحی بر مبنای مقاومت، امروزه اساس کار طراحی سازههای بتن آرمه میباشد.[۴]
روش طراحی بر مبنای حالات حدی[ویرایش]
به منظور تکامل روش مقاومت نهایی، به ویژه از نظر نحوه منظور نمودن ایمنی، روش طراحی بر مبتای حالات حدی ابداع گردید. این روش هم اکنون مبنای طراحی در تعدادی از آیین نامههای اروپایی است، با این حال این روش هنوز نتوانسته است جای روش مقاومت نهایی را در آیین نامه ACI بگیرد. این روش از نظر اصول محاسبات مربوط به مقاومت، مشابه روش طراحی بر مبنای مقاومت است و تفاوت عمده آن با روش قبل، در نحوه ارزیابی منطقی تر ظرفیت باربری و احتمال ایمنی اعضا میباشد. در این روش نیازهای طراحی با مشخص کردن حالات حدی تعیین میشوند. منظور از حالات حدی شرایطی است که در آنها سازه مورد نظر خواستههای طرح را تامین نمیکند. طراحی سازه با توجه به سه حالت حدی زیر صورت میگیرد[۵]:
- ۱: حالت حدی نهایی، که مربوط به ظرفیت باربری میشود.
- ۲: حالت حدی تغییر شکل (مانند تغییر مکان و ارتعاش اعضا)
- ۳: حالت حدی ترک خوردگی یا بازشدن ترک ها
مدل سازی سازه[ویرایش]
امروزه در کشورهای صنعتی و پیشرفته با تعریف کاتالوگ محصولات از فولاد و بتن تا سنگ نما در نرم افزارهای مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM سازنده،طراح و مالک به سادگی در مراحل ابتدایی با انتخاب محصول مشخص شده و جایگذاری آن در مدل با خصوصیات و رفتار ناشی از قرارگیری هر المان در ساختمان آشنا شده و میتواند به صرفه ترین انتخاب از لحاظ اقتصای،انرژی و مقاومت را انجام دهد.[۶]
لیکا یا سبُکدانهٔ صنعتی از پوسته سرامیکی سبک و هستهای کندو شکل تشکیل شده که از حرارت دادن گل رس در دمای ۱۱۰۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد در یک کورهٔ چرخان، تولید میشود.[نیازمند منبع] گلولههای مدور لیکا هنگام خروج از کورهٔ گردان، در اندازههای ۳۲ میلیمتر با چگالی بالک تقریبی ۳۵۰kg/m³ هستند. بنا بر مورد استفادهٔ لیکا آن را در اندازههای مختلف تولید میکنند.[۱]
محتویات
[نهفتن]
نامشناسی[ویرایش]
واژه لیکا (Leca) کوتاهشده عبارت Light Expanded Clay Aggregate (سبکدانهٔ رس منبسطشده) است.[۲] لیکا در فارسی به سبکدانه صنعتی نیز مشهور است.[۳]
محصولات لیکا[ویرایش]
دانه کشاورزی[ویرایش]
لیکا پون دارای مزایای بی شماری میباشد که از آن جمله میتوان به موارد مهم زیر اشاره نمود:
- جایگزین مناسب خاک
- ذخیرهسازی آب توسط لیکا پون
- تهویه ریشه به نحو مطلوب
- زیبایی ظاهر لیکا پون در مقایسه با خاک
- عدم نیاز به زیر گلدانی در گلدانهای آپارتمانی
- عاری از هر نوع آفات و بیماریها.[نیازمند منبع]
ملات لیکا[ویرایش]
ملات از خوب مخلوط کردن یک جسم چسباننده مانند سیمان یا گچ و یک جسم پرکننده مانند دانههای ریز و درشت سبکدانه یا ماسه تهیه میشود. ملات خشک پلاستر (اندودکاری)، بنایی (آجرچینی) و ملات با جذب آب کم تهیه شده در مجموعه صنعتی لیکا، از نوع ملات با پایه سیمانی هستند که از دانههای سبک لیکا تهیه شدهاند. ملات سیمانی لیکا در سه دسته پلاستر (اندودکاری)، بنایی (آجرچینی) و ملات با جذب آب کم تولید میشود.
بلوک لیکا[ویرایش]
بلوکهای سبک لیکا از مهمترین فراوردههای لیکا در ایران است.[نیازمند منبع] این بلوکها از مخلوط سبک دانه با سیمان و آب به دست میآید. برای حفظ سبکی این قطعات، ریزدانه طبیعی از بتن حذف شده و محصول نهایی دارای تخلخل بالاتری نسبت به بتن نیمه سبک خواهد داشت. وزن فضایی بلوکهای بتنی دانه سبک اغلب کمتر از ۱۱۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. مقاومت این بلوکها حداقل ۳۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بوده و در صورت نیاز، با طرح اختلاط مناسب میتوان به مقاومتهایی تا ۱۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نیز رسید.[نیازمند منبع]
- ویژگی و مزایا
- وزن کم
- عایق حرارتی
- عایق صوتی
- مقاوم در برابر آتش
سبکدانه[ویرایش]
در روش تولید این دانهها ابتدا خاک رس به عنوان ماده اولیه سبک دانه از معادن خاک رس به واحد فرآوری کارخانه حمل شده، بعد از نمونهگیری و کنترل دقیق مواد شیمیایی وحصول اطمینان از نداشتن مواد شیمیایی و آهکی بعد از آب دهی به صورت گل رس وارد کوره گردان میشوند. وقتی گل رس در درجه حرارتی حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد قرار میگیرد، گازهای ایجاد شده دانهها را منبسط کرده و هزاران سلول هوای ریز درون آنها تشکیل میشود. با سرد شدن مصالح، حبابهای هوا به صورت فضاهای جداگانه باقیمانده و سطح آنها سخت میشود.[نیازمند منبع]
یرچه
تیرچه یا الوار افقی به الوار چهارتراشی گفته میشود که در چوببست سقف یا کف به کار میرود.[۱]
تیرچه را معمولاً از جنس چوب، فولاد یا بتن میسازند.
در حال حاضر تیرچههای فلزی یا کرومیت، تیرچههای سفالی یا بتنی و تیرچههای پیش تنیده در ساختمانسازی کاربرد دارند.[نیازمند منبع]البته تیرچههای پیشتنیده در حال حاضر با کیفیتترین و ارزانترین نوع تیرچه میباشد که قابلیت اجرا در دهانههای بلند تا ۱۲ متر را نیز دارا میباشد. قابل توجه است که استفاده از این تیرچه پیش تنیده در صورتی که تولیدکننده آن گواهی استاندارد ارائه کند بلامانع است و در غیر این صورت توصیه نمیشود.شرکت تیرچه پیش تنیده ایران این تیرچه ها را به صورت استاندارد تولید میکند