طراحی سازه

طراحی سازه با هدف تأمین مقاومت سازه در برابر نیرو های باربری وارد بر آن انجام می شود. مهندس سازه نقش موثری در طراحی سازه و تأمین ایمنی آن دارد. در طراحی سازه های ساختمانی، فاکتورهای مختلفی رعایت می شود که ایمنی و مقاومت باربری تنها بخشی از آن است. در این مقاله از بناباما به اصول و مراحل طراحی سازه میپردازیم. سپس به معرفی و بررسی طراحی سازه های بتنی، فولادی، نگهبان، صنعتی و چوبی میپردازیم. پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید. همچنین اگر به دنبال یک تیم حرفه ای برای طراحی سازه میگردید، همین حالا با کارشناسان ما تماس بگیرید. تیم بناباما با سال ها تجربه و تخصص در این زمینه آماده ارائه خدمات به شما عزیزان میباشد.

مدت زمان تخمینی مطالعه: 21 دقیقه

اصول طراحی سازه ساختمانی

همانطور که میدانید، برای ساخت یک ساختمان لازم است فرآیند طراحی و اجرا، از زیر نظر چهار مهندس معماری، سازه، تاسیسات مکانیکی و همچنین تاسیسات الکترونیکی عبور کند. طراحی اسکلت و یا همان طراحی سازه یکی از اصلی ترین مراحل برای ساخت یک ساختمان، پیش از اجرای ساختمان و صدور جواز ساخت، است.

3 هدف مهم و اساسی طراحی سازه ساختمانی

1. تامین ایمنی: برای تامین ایمنی، قطعات و اتصالات آن به گونه ای انتخاب و دیزاین می شوند که سازه ساختمانی از انسجام و پایداری کافی در برابر بارها و سربارهای متعارف و همچنین بارها و سربارهای استثنایی، برخوردار باشد.
2. ایجاد عملکرد مطلوب: برای اینکه سازه عملکرد مطلوبی به نمایش بگذارد، لازم است در برابر لرزش و نشست دچار تغییر شکل و ترک خوردگی نشود. بروز این اتفاق موجب احساس ناامنی در ساکنین ساختمان می شود.
3. تامین پایایی سازه: برای تأمین پایایی سازه لازم است مصالح سازه به گونه ای انتخاب شوند که کیفیت خود را در طول عمر مفید ساختمان حفظ کنند. به گونه ای که فرسودگی و خوردگی ساختمان موجب از بین رفتن ایمنی و عملکرد مطلوب سازه نشود.

مراحل طراحی سازه در بناباما

ما در بناباما، کلیه مراحل طراحی سازه ساختمانی را با تکیه بر دانش تخصصی مهندسی عمران، انجام می دهیم. فرآیند طراحی سازه در شرکت ما در طول مراحل زیر انجام می شود. ممکن است در برخی پروژه ها، مشخصات خاص ساختمان موجب حذف برخی مراحل شود.  

1- دریافت و بررسی نقشه های معماری

در اولین مرحله از کار، مهندسین بناباما، نقشه های معماری را جهت تشخیص محل ستون ها، محل درز انقطاع، محل باکس راه پله و آسانسور و همچنین دریافت گزارش های نوع خاک بررسی می کنند. سپس در انطباق کامل با نقشه های معماری، طراحی سازه را آغاز می کنند.

2- مدلسازی اولیه در نرم افزارهای تخصصی

در قدم بعد مدل اولیه در تناسب با محل آکس ستون ها و همچنین ارتفاع طبقات که از نقشه های معماری حاصل شده است، در نرم افزار تخصص ایتبس طراحی می شود. در این مرحله از کار بارگذاری طبقات در تناسب با کاربری آن و بار ناشی از زلزله را نیز محاسبه میکنیم و به سازه اعمال می کنیم.

3- پیکربندی قطعات سازه

پس از اتمام مدلسازی اولیه، مهندسین بناباما طراحی اسکلت ساختمان را با هدف بهینه سازی، کاهش هزینه های ساخت و همچنین کاهش وزن آن انجام می دهند. سازه طراحی شده می بایست با وجود هزینه کم اجرا و ساخت، مقاومت کافی در برابر بارهای ناشی از زلزله را داشته باشد. پس از اتمام این مرحله، ابعاد ستون ها در طبقات مختلف، محل دقیق دیوارهای برشی، مهاربندها و آویز تیرها مشخص می شود.

4- مدلسازی دقیق سازه مطابق با نقشه های فاز 2 معماری

پس از اتمام مدلسازی اولیه در نرم افزار ایتبس، نقشه های مربوط به آن برای طراحی نقشه های فاز 2 در اختیار مهندسین معمار قرار می گیرد. پس از دریافت نقشه های فاز 2، یک مدل سازی دقیق تر در نرم افزار ایتبس صورت می گیرد تا جزئیات اسکلت ساختمان نیز به دست بیاید.

5- ترسیم نقشه های اجرائی

با عبور از مراحل ذکر شده، مهندسین بناباما به حساس ترین مرحله می رسند. در طول این مرحله نقشه های اجرائی سازه با دقت بالا و جزئیات کامل ترسیم شده و در اختیار تیم اجرایی ساختمان قرار می گیرد. از آنجایی که هرگونه اشتباه کوچک منجر به خسارات بزرگ می شود، مهندسین بناباما با کمک انواع نرم افزارهای سه بعدی اقدام به ترسیم نقشه های اجرائی دقیق می کنند.

6- تهیه دفترچه محاسباتی سازه

آخرین مرحله به تهیه دفترچه محاسبات سازه اختصاص می یابد. در این دفترچه، تمامی محاسباتی که از سوی مهندسی سازه صورت گرفته برای کنترل سازه مکتوب می شود و در اختیار مجری قرار می گیرد. با استفاده از این دفترچه می توان استحکام بنا را در صورت تغییر در سازه یا کاربری ساختمان، بررسی نمود. در آخر نیز مهندس محاسب سازه، محاسبات و فرضیات خود را از طریق مهر و امضا شخصی، تایید می کند. این برگه که در صنعت ساختمان سازی با عنوان برگه سبز محاسب نیز شناخته می شود، در اختیار سازمان نظام مهندسی قرار می گیرد تا مجوز ساخت سازه دریافت شود.

طراحی سازه های بتنی

سازه های بتنی از جمله محبوب ترین سازه های ساختمانی هستند که به جهت بهره مندی از هزینه اجرای کم، راحتی اجرا و عدم نیاز به نیروی انسانی متخصص، مورد توجه کارفرمایان قرار گرفته اند. در طول سال های اخیر، به منظور افزایش بهره وری، آیین نامه های طراحی سازه های بتنی، دچار تغییرات زیادی شدند. این تغییرات موجب بهبود رفتار سازه در برابر ارتعاشاتی همچون زلزله شده است. پیش از اینکه به نحوه طراحی سازه بتنی بپردازیم، اجزای این سازه را بررسی می کنیم.

اساساً یک ساختمان بتنی دارای المان های مختلفی همچون تیر و ستون، دیوارهای برشی و حائل ها و همچنین سقف است. طراحی هر یک از این المان ها می بایست در تطابق کامل با آیین نامه هایی همچون مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران صورت بگیرد. شما می توانید از سازه های بتنی در طراحی و ساخت انواع آپارتمان ها و پروژه های ساختمانی مدرن استفاده کنید. شرکت مهندسی بناباما با در اختیار داشتن دانش مهندسی بالا و توانایی طراحی انواع سازه های بتنی، قادر است طراحی سازه های کوتاه مرتبه تا بلند مرتبه را به عهده گرفته و به سرانجام برساند.

روش های مختلف طراحی سازه بتنی در بناباما

همانطور که پیش از این نیز گفته شد، عموم سازه های ساختمانی می بایست در برابر آوار شدگی و دیگر بلایای طبیعی، استحکام و مقاومت خود را حفظ کنند. از آنجایی که این کار در نقشه های کامپیوتری نمی تواند به طور صددرصد عمل کند، یک حاشیه امن برای برطرف کردن خطرات این مسئله، ایجاد می شود. از سه روش طراحی مختلف می توان برای ایجاد این حاشیه ایمن استفاده نمود.

طراحی مبتنی بر تنش مجاز

از دیدگاه مهندسین عمران، بارهای زنده، مرده بار برف و باران و زلزله، بارهای بهره برداری سازه به حساب می آیند. در طراحی مبنی بر تنش مجاز، طراحی سازه بتنی به گونه ای صورت می گیرد که اثر بارهای بهره برداری، بیش از تنش های مجاز نشود. تنش ها مجاز ساختمان نیز با استفاده از آیین های محاسباتی تعیین می شود. این روش طراحی با وجود کارکرد راحت تر، به جهت پایین بودن حاشیه ایمن، کنار رفته است.

طراحی سازه بتنی بر اساس مقاومت نهایی

محبوب ترین و پرکاربردترین روش در طراحی سازه های بتنی، طراحی بر اساس مقاومت نهایی است. مراحل کار در این روش کاربردی بدین شکل صورت می گیرد.

1. مهندسین سازه بار بهره برداری سازه را به کمک ضریبی موسوم به ضریب بار افزایش می دهند.
2. سپس بار حاصله را که با عنوان بار نهایی و یا بار ضریب دار شناخته می شود، به سازه اعمال کرده و به کمک روش های خطی آنالیز در سازه ها، نیروی داخلی مقاطع مختلف را اندازه گیری می کنند.
3. در نهایت طراحی مقاطع را به گونه ای انجام می دهند که مقاومت آن بیش از حد مورد نیاز در زمان اجرا باشد.

طراحی سازه بتنی بر مبنای حالات حدی

روش طراحی بر حالات حدی به منظور تکامل دو روش قبل ابداع شده است. تنها تفاوت این روش با روش طراحی بر مبنای مقاومت، در تعیین منطقی تر ظرفیت باربری و احتمال ایمنی اعضا است. در این روش طراحی پس از مشخص کردن حالات حدی، نیازهای طراحی تعیین می شوند. منظور از حالت حدی، شرایطی است که سازه بتنی طبق اهداف طرح عمل نمی کند. در طراحی سازه بر مبنای حالت حدی از سه روش مختلف استفاده می شود.

• حالت حدی نهایی
• حالت حدی تغییر شکل
• حالت حدی ترک خوردگی یا باز شدن ترک ها

طراحی سازه نگهبان

طراحی سازه نگهبان، از جمله مهمترین فعالیت ها جهت ساخت انواع ساختمان ها، سد، پل، راه، کانال و تونل است که در مهندس بناباما با دقت بسیاری صورت می گیرد. سازه نگهبان مجموعه ای از المان های دائم و یا موقت است که به منظور حفظ ایستایی و پایدارسازی دیواره های گودبرداری به کار می رود. بسیاری از افراد، سازه نگهبان را با عنوان دیوار حائل نیز می شناسند. این در حالیست که دیوار حائل تنها یکی از پرکاربردترین سازه های نگهبان است که به منظور مقابله با فشارهای جانبی گود استفاده می شود. سازه نگهبان انواع مختلفی دارد، نیلینگ، شمع، انکراژ، دیواره دیافراگمی و دوخت به پشت رایج ترین تکنیک ها برای ساخت سازه های نگهبان به شمار می روند. در این مقاله از بناباما به معرفی دو روش کاربردی و کم هزینه می پردازیم.

طراحی سازه نگهبان خرپایی

بهره مندی از انعطاف پذیری بالا موجب شده تا سازه نگهبان خرپایی به یکی از پرکاربردترین سازه های نگهبان در مناطق شهری تبدیل شود. در سازه های خرپایی، مقاطعی با عناوین عضو قائم، عضو مایل، عضو مایل و اعضای افقی و مایل طراحی می شوند. کلیه مراحل طراحی با استفاده از جداول مخصوص و مطابق با اطلاعاتی همچون مشخصات خاک، عمق گود، میزان سربار، فاصله خرپاها و همچنین مقاطع اعضاء صورت می گیرد. در طراحی این نوع سازه از نرم افزارهای مخصوص کامپیوتری همچون Plaxis نیز استفاده می شود. برای اجرای سازه نگهبان خرپایی ابتدا نیمرخ های فولادی در فواصل مشخص به دیوار گود تکیه داده می شوند. در این حالت اعضای مایل خرپا، فشار جانبی ناشی از سربار خاک را تحمل کرده و آن را به زمین منتقل می کنند. با اینکار احتمال ریزش دیواره گود به صفر می رسد.

طراحی سازه نگهبان به روش مهار متقابل

این سبک از طراحی درست مانند طراحی سازه نگهبان خرپایی است. با این تفاوت که در این سازه از عضوهای مایل استفاده نمی شود. این ویژگی استفاده از روش مهار متقابل را در گودهای کم عرض ممکن ساخته است. هزینه و سرعت اجرای این سازه نگهبان در مقایسه با سایر روش های گودبرداری، بسیار کمتر است. برای طراحی سازه نگهبان بر اساس روش متقابل از دو روش طراحی ژئوتکنیکی و سازه ای استفاده می شود. مهندسین بناباما برای طراحی و اجرای دقیق این سازه، ظرفیت باربری المان ها را از طریق نرم افزار تخصصی SAP، کنترل می کنند.

برای اجرای سازه نگهبان روش متقابل، ابتدا در دو طرف گود، چاهک های برای قرارگیری پروفیل ها حفر می شود. این کار بر حسب نظر طراحی صورت گرفته و دارای محاسبات خاصی است. مشخصات مقاطع حفر شده نیز در تناسب با مشخصات پروژه و مقاومت لازم برای سازه، تعیین می شود. در نهایت نیز برای مهاربندی پروفیل های متقابل، از طراحی مقاطع خرپایی استفاده می شود.

طراحی سازه های فولادی

پرکاربردترین سازه ساختمانی در کشور ایران، سازه های فولادی هستند که به کمک فولادهای ساختمانی اجرا می شوند. مشخصات خاص این سازه ها، آن ها را به یکی از ایمن ترین و مقرون به صرفه ترین گزینه ها تبدیل کرده است. بسیاری از ساختمان‌هایی که پیرامون خود می بینید اعم از برج‌ های تجاری بلند مرتبه، سوله ‌های صنعتی، پل‌ های کابلی و معلق همگی دارای اسکلت های فولادی هستند.

سازه های فولادی، سازه های قاب بندی شده هستند که نقش قاب در آن ها بسیار مهم و حیاتی است. در ساختمان های فولادی، قاب ها موجب پایداری کل سازه و انتقال بارهای مرده، زنده، بار برف و انتقال ارتعاشات زلزله می شوند. سایر اعضای سازه فولادی شامل تیرها، ستون ها، مهاربندها، عرشه های فولادی، دیوارهای برشی فولادی و سقف ها هستند. مهندسین بناباما در زمان طراحی سازه های فولادی، به معیارهایی همچون نوع مقاطع فولادی، نوع قرارگیری و آرایش آنان در سازه، فواصل تکیه گاهی مقاطع، نوع مهاربندی و همچنین نوع یا محل قرارگیری سیستم صلب کننده سازه، دقت بسیاری می کنند. این کار از طریق نرم افزارهای پیشرفته طراحی همچون ایتبس، سپ و سیف صورت می گیرد. از این رو می توان امیدوار بود نقشه های اجرایی سازه های فولادی، با دقت بسیاری در اختیار سازندگان قرار می گیرد.

مزیت طراحی سازه های فولادی

همانطور که پیش از این نیز گفتیم، سازه های فولادی مورد توجه بسیاری از کارفرمایان و سازندگان قرار دارند. اما وجود چه مزیت هایی موجب شده تا این سازه به اولین گزینه برای طراحی و اجرا تبدیل شود. در ادامه این مقاله به مهم ترین مزیت های طراحی سازه فولادی می پردازیم.

تامین ایمنی بالا

سازه های فولادی قابلیت اطمینان بالایی دارند. بسیاری از کارفرمایان سازه های فولادی را به جهت ایمنی بالای متریال فولاد انتخاب می کنند. کشش، شکل پذیری و خصوصیات کلی این متریال در کارخانه های سازنده تست می شود.

بالا بودن سرعت اجرا

قطعات فولادی در کارخانه ها تولید می شوند. برخی اعضا نیز در حین ساخت برش خورده و برای مونتاژ آماده می شوند. از این رو برای اجرا سازه فولادی کافیست قطعات مختلف آن را از طریق پیچ و مهره و یا عملیات جوش متصل کنید. استفاده از قطعات پیش ساخته موجب شده تا سرعت ساخت سازه افزایش یافته و در کنار آن خطاهای دستی و هزینه اجرای آن نیز کاهش پیدا کند.

مقاومت بالا و وزن کم

در سازه های فولادی مقاومت بالای فلز موجب کاهش اثر بارهای مرده می شود. به همین خاطر است که اعضای سازه های فولادی به جهت تحمل بار کمتر، در مقاطع کوچکتری طراحی می شوند. این ویژگی موجب کاهش ابعاد سازه و همچنین کاهش وزن آن می شود.

قابلیت استفاده در دهانه های عریض

در ساختمان های بلند مرتبه، پل هایی که دهانه طولانی دارند و همچنین برج های انتقال قدرت، استفاده از سازه فولادی اولویت دارد. با استفاده از متریال فولاد می توان ساختمان های صنعتی که دهانه ای به طول 90 تر دارند را نیز طراحی نمود. در ترکیب این سازه با پل های خرپایی، می توان طول دهانه پل را تا 300 متر نیز افزایش داد.

طراحی سازه های صنعتی

در ساخت سازه هایی همچون سوله کارخانه ها، سالن های بزرگ، کارگاه های صنعتی، سوله دپو و سایر ساختمان های صنعتی، از سازه های فلزی استفاده می شود. اما از آنجایی که ساختار و نحوه نصب این سازه فلزی با ساختمان های مسکونی تفاوت بسیاری دارد، به این دسته از سازه های فلزی، سازه های صنعتی میگوییم. سازه های صنعتی قطعاتی پیش ساخته هستند که پس از تهیه و پردازش، به محل نصب برده می شوند.

سپس در محلی که طراح، طراحی سازه های صنعتی را انجام داده است، پیاده سازی می شوند. اسکلت فلزی سازه های صنعتی معمولاً به دو روش جوش و یا پیچ و مهره ساخت می شود. هرقدر دستگاه های جوش پیشرفته تر باشند، بالطبع کیفیت اتصالات ماقطع نیز بیشتر خواهد بود. در نتیجه می توان انتظارداشت استفاده از دستگاه های جوش پیشرفته موجب افزایش استحکام سازه صنعتی شوند. پس از اجرای سازه صنعتی، اسکلت فلزی رنگ آمیزی شده و آماده بهره برداری می شود.

انواع سازه های فلزی صنعتی

به طور معمول سازه های صنعتی را در دو نوع سازه صنعتی سبک و سنگین می سازیم. هر یک از این سازه ها ویژگی های مخصوص به خود را داشته و برای برخی کاربری ها مناسب هستند.

• سیستم اسکلت فولادی سبک: این سیستم را به اختصار LSF  می نامیم و در ساخت سازه های کوتاه و متوسط همچون سالن های ورزشی کوچک و متوسط مورد استفاده قرار می دهیم. سازه های فولادی سبک در ساختمانی هایی که نیاز به تحمل بار صنعتی سنگین ندارند، کاربرد دارد.
• سیستم اسکلت فولادی سنگین: به طور عکس در ساخت کارخانه های تولیدی بزرگ که دارای جرثقیل های سقفی با وزن بیش از ده تن هستند، از سازه های صنعتی سنگین استفاده می شود. این قبیل سازه های فولادی به طور مجزا به سازه های فولادی تک دهانه، دو دهانه و چند دهانه تقسیم می شوند.

طراحی سازه های چوبی

سازه های چوبی از دیگر سازه های پرکاربرد هستند که مورد توجه بسیاری از انسان ها در سرتاسر جهان قرار دارند. طراحی سازه های چوبی بر اساس آیین نامه های آماری و تجربی صورت می گیرد. برخلاف تصور عموم مردم، سازه های چوبی نیز مقاومت بالایی در برابر وزش باد و ارتعاشات زلزله دارند. از سازه های چوبی می توان در طراحی خانه های ویلایی، کلبه، آلاچیق و خانه های متحرک استفاده نمود.

مزیت طراحی سازه های چوبی

علیرغم اینکه سازه های بتنی و فولادی جایگاه ویژه ای در صنعت ساختمان سازی دارند، هنوز هم برخی از دوستداران طبیعت، طراحی خانه های چوبی را در اولویت قرار می دهند. استفاده از متریال مقاوم شده چوب، مزایای زیادی دارد. مهم تر از همه اینکه موجب ارتباط عمیق خانه با طبیعت جاری در منطقه می شود. سایر مزایای طراحی سازه چوبی در موارد زیر خلاصه می شود.

1. سازه چوبی به جهت بهره مندی از وزن کم و مقاومت بالا، عملکرد خوبی در برابر بلایای طبیعی دارد.
2. استحکام بالای متریال چوب موجب افزایش استقامت سازه می شود.
3. استفاده از متریال سبک چوب، موجب کاهش وزن سازه می شود.
4. مواد اولیه ساخت سازه چوبی، همواره در دسترس است.
5. سرعت ساخت و اجرای این سازه به جهت سبک بودن و ساده بودن ساختار آن، بسیار بالاست.
6. سازه های چوبی با عموم اقلیم ها سازگار هستند.

سخن پایانی

طراحی سازه یکی از مهم ترین اقدامات برای ساخت و اجرای یک ساختمان به شمار می آید. تفاوتی ندارد ساختمان شما مسکونی، تجاری و یا صنعتی باشد. برای ساخت هر یک از آنان لازم است از یک مهندس سازه برای طراحی دقیق سازه و اجزای آن کمک بگیرید. تیم طراحی بناباما قادرند شما را در انجام این کار یاری دهند. برای دریافت مشاوره با ما در بناباما همراه باشید.

سفارش طراحی سازه در بناباما

تیم مهندسان بناباما با سال ها تجربه و تخصص آماده ارائه طراحی انواع سازه ها می باشد. تنها کافیست با ما تماس بگیرید و یا فرم ثبت سفارش را تکمیل کنید. مهندسان ما در اسرع وقت با شما تماس میگیرند.

پرسش های متداول

سایر خدمات پیشنهادی بناباما

• متره و برآورد
• طراحی نقشه ساختمان
• هوشمند سازی ساختمان
• محاسبات سازه
• طراحی تاسیسات الکتریکی