طراحی سازه فولادی

طراحی سازه فولادی معمولاً با این هدف انجام می شود که بتوان ساختمان را در برابر بسیاری از نیروها و آسیب هایی که ممکن است برای آن به وجود آید مقاوم سازی نمود. ما در این مقاله قصد داریم شما را با چگونگی طراحی یک سازه فولادی، انواع آن، نرم افزارهای مخصوص طراحی و… آشنا کنیم؛ خوشحال می شویم اگر همچنان با ما همراه باشید. علاوه بر این، مهندسان ما در مجموعه بناباما همواره آماده هستند تا با دانش و تخصص خود شما را در مسیر طراحی یک سازه فولادی حرفه ای و مقاوم همراهی کنند.

مدت زمان تخمینی مطالعه: 16 دقیقه

سازه فولادی چیست؟

سازه فولادی (همان گونه که از نام آن پیداست) به سازه ای گفته می شود که با استفاده از اجزایی مانند فولاد ساخته می شود. چنین سازه ای باید مقاومت بالایی داشته باشد و بتواند در برابر انواع بارهای مختلف دوام و استحکام خود را حفظ کند. معمولاً برای دستیابی به چنین هدفی، از سیستم تیر و ستون یا سیستم قابی (اسکلت فولادی) بهره گرفته می شود. برای اتصال میان اجزای مختلف یک سازه فولادی، از پیچ، جوش و یا پرچ استفاده می نمایند. هر چقدر اتصالات یک سازه فولادی قوی تر باشند، بدون شک ساختمان نیز قدرت و استحکام بیشتری خواهد داشت.

اولین قدم برای ساخت و اجرای یک سازه، طراحی اصولی و استاندارد آن است. به همین سبب است که همواره تاکید می شود، قدم اول را محکم و پر قدرت برداشته و حتماً از کمک متخصصان و مهندسان در حوزه طراحی سازه فولادی بهره مند شوید.

طراحی سازه فولادی چیست؟

یکی از مهم ترین سوالاتی که ممکن است برای برخی از افراد به وجود آید این است که طراحی سازه فولادی چیست؟ در پاسخ به این سوال باید بگوییم طراحی یک سازه فولادی، اولین قدمی است که برای اجرا و ساخت یک چنین بنایی برداشته می شود. در این مرحله، با دقت هرچه تمام تر مواردی مانند بارهای مورد انتظار را مورد بررسی قرار می دهند. همچنین ابعاد مناسبی را برای قسمت های مختلف سازه تعیین می کنند تا سازه بتواند تمامی بارهای وارده به آن را تحمل کند.

در این مرحله با محاسبات سازه، تمامی اندازه ها و جزئیات سازه بررسی می شود. معمولاً مهندسان با استفاده از نرم افزارهای پیشرفته ای که این روزها در دسترس آن ها قرار دارد، اقدام به طراحی دقیق و اصولی سازه فولادی می نمایند.

با چگونگی طراحی سازه فولادی آشنا شوید

برای طراحی سازه فولادی شیوه‌ های مختلفی وجود دارد که دو نوع آن ها از همه متداول تر است. یکی از این روش ها طراحی تنش مجاز نام دارد و دیگری با نام مقاومت مجاز یا طراحی با ضریب بار و مقاومت شناخته می شود. همچنان در ادامه مطلب با ما همراه باشید تا شما را با این دو شیوه طراحی برای سازه فولادی آشنا کنیم:

1- طراحی سازه فولادی با روش تنش مجاز

تنش مجاز یکی از قدیمی ترین روش هایی است که بسیاری از مهندسین از آن برای طراحی یک سازه فولادی استفاده می کنند. در این روش معمولاً از ضریب اطمینان برای مشخص کردن حاشیه اطمینان ساختمان استفاده می کنند. در واقع مهندسان با ابزارها و برنامه هایی که در اختیار دارند، میزان تنش های اعمال شده نسبت حد الاستیک سازه را به خوبی بررسی می کنند. برای این که سازه در حالت ایمنی قرار داشته باشد، میزان تنش ها نباید از حد الاستیک عبور کند.

2- طراحی سازه فولادی با روش مقاومت مجاز

مقاومت مجاز یکی از روش هایی است که برخی از مهندسان آن را به عنوان روش جایگزین طراحی تنش مجاز به کار می برند. در واقع مدت هاست که طراحی سازه فولادی با روش تنش مجاز منسوج شده و مقاومت مجاز به جای آن قرار گرفته است. زمانی که این شیوه حذف شد، دیگر سازه هایی که با روش قدیمی ساخته شده بودند، با الزامات جدید مانند الزامات طراحی با ضریب بار و مقاومت، هیچ نوع مطابقتی نداشتند. به همین سبب طراحی مقاومت مجاز ارائه شد که به مهندسان کمک می کند از یک رویکرد شبیه به تعیین ضریب ایمنی برای اندازه گیری مقاومت سازه استفاده کنند.

چرا سازه های فولادی تا این میزان محبوب هستند؟

در میان انواع سازه هایی که این روزها در صنایع مختلف مشاهده می کنیم، طراحی سازه فولادی محبوبیت بسیار زیادی در قیاس با سایر سازه ها دارد. این موضوع به سبب مزایای بی شماری است که این سازه ها از آن برخوردار هستند. در ادامه مطلب به برخی از مزایای سازه های فولادی اشاره می کنیم تا شما نیز بدانید که علت محبوبیت آن ها چیست:

• سازه های فولادی دارای استحکام و دوام بالایی هستند؛ بنابراین در تمامی شرایط جوی می توانند به خوبی مقاومت نموده و استحکام خود را از دست ندهند.
• فولاد از آن دسته متریال هایی است که قابلیت شکل دهی و چکش خواری دارد. به همین سبب می توان آن را به اشکال مختلف در آورد و از آن استفاده کرد.
• یک سازه فولادی، در برابر فشار و کشش نیز مقاوم بوده و از عمر بسیار طولانی برخوردار است.
• اگر یکی از قسمت های سازه فولادی به هر دلیلی با آسیب مواجه شد، میتوان آن را به راحتی تعویض نمود و نیازی به خراب کردن تمامی قسمت های سازه نیست.
• اگر سازه فلزی در معرض زلزله قرار گیرد، انتقال فشار لرزه ای به ساختمان بسیار کمتر از سایر سازه ها خواهد بود.
• قطعات مختلف سازه فولادی از پیش ساخته هستند؛ بنابراین می توان با سرعت بالایی یک سازه فولادی را طراحی و اجرا نمود.
• سازه های فولادی دارای انواع مختلفی هستند و ما می توانیم سازه های متنوعی توسط قطعات فولادی بسازیم.

بهترین نرم افزارهای طراحی سازه فولادی

خوشبختانه این روزها نرم افزارهای بسیار پیشرفته و قدرتمندی برای طراحی سازه وجود دارند. با استفاده از این نرم افزارهای تخصصی می توان در کوتاه ترین زمان ممکن و با دقت بسیار زیاد، اقدام به محاسبه، تحلیل و طراحی سازه فولادی نمود. شاید برای شما نیز جالب باشد بدانید که نتایج به دست آمده از این نرم افزارها به اندازه ای معتبر هستند که به عنوان مبنای چک لیست های طراحی سازمان نظام مهندسی قرار می گیرند.

اگر بخواهیم نرم افزارهای پیشرفته و حرفه ای را برای طراحی سازه نام ببریم، بدون شک از نرم افزارهای ETABS، SAP2000، tekla Structures و STAAD.Pro نام خواهیم برد. تمامی این نرم افزارها از استانداردهای جهانی و همچنین استانداردهای ملی کشورمان پیروی می کنند. به همین سبب است که این روزها بسیاری از مهندسان، با اطمینان کامل از این نرم افزارها برای طراحی انواع سازه های فولادی استفاده می کنند.

در میان انواع نرم افزارهایی که به نام آن ها اشاره کردیم، نرم افزار ایتبس (ETABS) از محبوبیت بسیار زیادی برخوردار است. این نرم افزار برای تحلیل، طراحی و مدل سازی ساختمان هایی با اسکلت فولادی انتخاب بسیار خوبی به شمار می روند.

بارهایی که در طراحی سازه فولادی باید به آنها توجه نمود کدامند؟

بدون شک یکی از مهم ترین قسمت های طراحی سازه فولادی، محاسبه بارهایی است که بر سازه وارد می شود. در واقع استقامت و دوام بنا، بر اساس بارهایی که در طول زمان به آن وارد می شوند تعیین می شود. در ادامه مطلب شما را با انواع بارهایی که بر روی یک سازه فولادی تحمیل می شوند اشاره می کنیم:

بار مرده

تمامی قسمت های یک سازه فولادی، وزن خاص خود را دارند. بار مرده در واقع بار وزن اجزایی است که سازه توسط آنها ساخته شده است.

بار زنده

در واقع به بارهای موقتی یا القایی گفته می شود که گاهی اوقات بر اثر جا به جایی افراد یا برخی از اشیاء برای سازه تحمیل می شود.

بار باد

برخی از سازه ها در مناطقی ساخته می شوند که همواره در معرض وزش باد قرار دارند. در برخی از مواقع، شدت وزش باد بسیار شدید است و سازه باید بار ناشی از برخورد جریان هوا با خود را به خوبی تحمل نماید.

بار برف

در بعضی از مناطق کشورمان، در فصل زمستان برف‌ های سبک و یا سنگینی می بارد. یک سازه باید تحمل تجمع برف بر روی خود را داشته باشد.

بار سیل

در طراحی سازه، باید به بار سیل و تخریب هایی که ممکن است با خود به همراه آورد نیز توجه فراوانی نمود.

بار زلزله

کشور ما یکی از مناطق زلزله خیز دنیاست؛ بنابراین سازه های فولادی آن باید به گونه ای طراحی شوند که در برابر زلزله و تخریب های آن نیز مقاومت زیادی به خرج دهند.

بار ویژه

در برخی از شرایط، ممکن است بارهایی به سازه تحمیل شوند و مهندسان موظف هستند در هنگام طراحی و محاسبه، به این بارها نیز توجه کنند. از جمله آنها می توان به بار ناشی از جا به جایی فونداسیون، فشار خاک و سیالات، جمع شدگی الاستیک، خستگی، ارتعاش، برخورد و… اشاره نمود.

انواع مختلف طراحی سازه فولادی

این روزها شاهد تنوع فراوانی در طراحی انواع سازه های فولادی هستیم که هر کدام از آن ها ویژگی های خاص خود را دارند. در واقع با توجه به نوع سیستم و سازه، روش های مختلفی برای تحلیل و طراحی وجود دارد. البته این موضوع به نوع اتصالات سازه بستگی دارد و بر اساس نوع آن اتصالات تعیین می شود. در ادامه مطلب شما عزیزان را با انواع طراحی سازه فولادی آشنا می کنیم:

طراحی ساده

طراحی ساده سازه که آن را به نام Simple Design نیز می شناسند، در واقع متداول ترین رویکردی است که بسیاری از مهندسان طراحی سازه از آن استفاده می کنند. در این شیوه، فرض بر این قرار دارد که هیچ نوع گشتاوری میان اعضای متصل به همدیگر انتقال پیدا نمی کند. در این شیوه از طراحی، تنها گشتاور اسمی ناشی از عدم تقارن اتصالات، تحلیل و محاسبه می شوند. همچنین مقاومت در برابر بارهای جانبی معمولاً با طراحی مهاربند تامین می گردد. در طراحی ساده سازه معمولاً توجه به فرضیاتی که با اتصالات مرتبط هستند و همچنین عدم اطمینان گشتاور میان آن ها، اهمیت بسیار زیادی دارد.

طراحی پیوسته

طراحی پیوسته یا Continuous Design فرض بر این قرار دارد که تمامی اتصالاتی که در سازه فولادی وجود دارند، به شکل صلب بوده و گشتاور را میان اعضای مختلف سازه انتقال می دهند. برای تامین مقاومت سازه در برابر تمامی نیروهای جانبی، از نیروی عکس العمل قاب استفاده می کنند.‌ معمولاً تحلیل هایی که در طراحی پیوسته وجود دارند، در قیاس با تحلیل سازه ساده پیچیدگی های بیشتری دارند. به همین سبب است که مهندسان از نرم افزارهای حرفه ای و مخصوص برای طراحی آن استفاده می کنند.

طراحی نیمه پیوسته

شیوه دیگری از طراحی سازه وجود دارد که ما آن را به نام طراحی نیمه پیوسته یا Semi-Continuous Design می شناسیم. این روند در میان مهندسان به عنوان پیچیده ترین شیوه طراحی سازه های فولادی شناخته شده است. یکی از ویژگی های طراحی نیمه پیوسته این است که در آن عکس العمل اتصالات به شکل واقع گرایانه به نمایش در می آیند. دو روندی که در طراحی سازه نیمه پیوسته وجود دارد شامل روش گشتاور باد برای قاب های مهاربندی نشده و همچنین روش طراحی نیمه پیوسته قاب های مهاربندی شده هستند.

چه تفاوتی میان طراحی سازه فولادی با بتنی وجود دارد؟

این روزها در صنایع مختلف شاهد طراحی انواع سازه های بتنی و فولادی هستیم. ممکن است برای برخی از افراد این سوال به وجود آید که این دو سازه چه تفاوت هایی با همدیگر دارند؟ برای پاسخ به این سوال، باید نظر مهندسین حرفه ای و متخصص را جویا شوید. ما نیز در این قسمت به برخی از مهم ترین تفاوت هایی که میان این دو سازه ها وجود دارد اشاره می کنیم:

• معمولاً طراحی و اجرای سازه فولادی، در همان ابتدای امر به سرمایه زیادی نیاز دارد. این در حالی است که یک سازه بتنی، را می توان با تامین سرمایه به تدریج طراحی و اجرا نمود.
• اگر در نزدیکی محلی که قرار است سازه مورد نظر ساخته شود، یک کارخانه فولاد وجود دارد، اولویت اصلی با سازه فولادی است.
• اگر سرعت اجرای سازه برای شما مهم است، به شما پیشنهاد می کنیم به دنبال طراحی و اجرای سازه فولادی بروید. قطعات این سازه از پیش ساخته هستند و به راحتی می توان آن ها را نصب و اجرا نمود.
• سازه های فولادی ممکن است با قرار گرفتن در معرض رطوبت هوا، با زنگ زدگی یا اکسید شدن مواجه شوند. بنابراین در مناطق مرطوب مانند شمال یا جنوب کشورمان، بهتر است یک سازه بتنی طراحی و اجرا نمایید.

سفارش طراحی سازه فولادی با تیم مهندسان بناباما

این روزها بیش از هر زمان دیگری شاهد طراحی سازه در کشورهای مختلف جهان و از جمله ایران هستیم. این سازه ها در واقع با هدف تامین باربری و به وجود آوردن مقاومت در برابر نیروهای گوناگون که بر سازه وارد می شوند بنا می گردند. هر چقدر در طراحی یک سازه از مهندسان حرفه ای و با تجربه کمک بگیریم، ایمنی سازه ما در تمامی شرایط تضمین شده است.

بسیار خوشحالیم که ما در مجموعه بناباما، از مهندسان و طراحان پر قدرت و تخصصی برخوردار هستیم که در زمینه طراحی سازه فولادی تجربیات ارزشمندی دارند. ما در جلسات مشاوره ای که با مشتریان خود برگزار می کنیم، به خوبی از نیاز آن ها در این زمینه مطلع شده و بهترین سازه را برای آن ها طراحی می کنیم. کارشناسان ما در مجموعه بناباما همواره آماده هستند تا در زمینه طراحی انواع سازه به شما راهنمایی‌ های لازم را ارائه دهند؛ پس با ما تماس بگیرید.

سخن پایانی

همه ما به خوبی می دانیم که کشورمان ایران بر روی گسل های متعددی قرار دارد؛ در چنین منطقه ای طراحی سازه فولادی و توجه به مقاومت و استحکام آن، بیش از پیش اهمیت دارد.‌ مهندسانی که در این زمینه به فعالیت مشغول هستند، وظیفه دارند که با استفاده از ابزارهای حرفه ای و قدرتمند، بهترین محاسبات و طراحی را برای سازه انجام دهند. ما با ارائه این مقاله تلاش کردیم شما را با انواع طراحی سازه های فولادی، چگونگی طراحی و همچنین علت محبوبیت این سازه آشنا کنیم. در ادامه شما را با بارهایی که بر روی این ساختمان وارد می شوند آشنا کردیم و در مورد تفاوت میان سازه فولادی و سازه بتنی به نکات مفیدی اشاره کردیم.

امیدواریم با مطالعه این مطالب آگاهی شما در زمینه سازه ها و مهم ترین اصولی که در طراحی آن باید رعایت شود افزایش پیدا کرده باشد. شما می توانید با همکاری تیم های قدرتمندی مانند مهندسان مجموعه بنابا، یک سازه ایمن و قابل اطمینان طراحی نموده و از کارایی آن برخوردار شوید.

سوالات متداول

مطالب مرتبط

طراحی سازه چوبی

طراحی سوله فولادی

سازه صنعتی

طراحی سازه نگهبان خرپایی