اصول چیدمان فرض
اصول چیدمان فرش در فضا چگونه باید انجام شود؟
نوامبر 8, 2020
موزه کورپوس
موزه کورپوس ؛ موزه ای جذاب اما عجیب و غریب
نوامبر 11, 2020

انواع فرم سازه ای چیست و به چه شکل عمل می کند؟

نواع فرم سازه ای

انواع فرم سازه ای چیست و به چه شکل عمل می کند؟

از دیدگاه یک مهندس سازه، بهترین فرم سازه ای ، انتخابی است که در آن اعضای اصلی ترکیب های مختلف بارهای قائم و افقی را به صورت بهینه تحمل نمایند ولی در عمل معمولا ملاحظات غیر سازه ای، تاثیرات بسیار مهمی بر انتخاب فرم سازه دارند و  ممکن است تعیین کننده باشند.

فرم سازه ای -1

از عوامل مهمی که باید در تصمیم گیری فرم سازه دخالت داده شوند پلان داخلی، مواد، روش اجرا، معماری داخلی و شکل خارجی ساختمان، موقعیت و مسیر سیستم های تاسیساتی، نوع و مقدار بار جانبی و ارتفاع ساختمان می باشند. هر چه ساختمان بلندتر و لاغرتر باشد، عوامل سازه ای از درجه اهمیت بیشتری برخوردار می گردند و در نتیجه نیاز به انتخاب فرم ویژه مناسب سازه ای نیز بیشتر می شود.

عوامل موثر بر فرم سازه

یکی از مهمترین عوامل موثر بر فرم سازه ای، کاربری ساختمان است. ساختمان های تجاری اداری نیاز به فضاهای باز بزرگ دارند تا بر حسب سلیقه استفاده کنندگان توسط پانل های سبک تقسیم بندی و فضاسازی شوند. لذا اعضای قائم اصلی سازه تا حد امکان دور از هم، در محیط ساختمان و در اطراف آسانسورها و سرویس پله ها قرار می گیرند. در ساختمان های مسکونی و هتل ها، معمولا چیدمان فضاهای داخلی مشخص و ثابت بوده و در طبقات تکرار می شوند.

فرم سازه ای -2

سازه های فولادی تاکنون در ساخت ساختمان های بلند پیشامد بوده اند. از آنجا که قاب های فولادی برای هر نوع ارتفاع مناسب می باشند و نسبت مقاومت به وزن بسیار بالایی دارند، معمولا به عنوان انتخاب اصلی در ساختمان های بلند هستند. سازه های بلند بتن آرمه تقریبا دو دهه پس از اولین ساختمان های بلند فلزی مطرح شدند. در ادامه فرم های سازه ای بر اساس قدمت تاریخی آن ها ذکر می شود:

انواع سیستم و فرم سازه ای :

قاب های مهار بندی شده:

در قاب های مهاربندی شده، مقاومت جانبی سازه توسط اعضای قطری که همراه با شاه تیرها تشکیل جان یک سیستم خرپایی قائم را می دهند تامین می شوند. در این سیستم ستون ها، یال های این خرپا خواهند بود. چون برش افقی وارد بر ساختمان توسط مولفه های افقی واکنش های محوری کششی یا فشاری اعضای جان تحمل می شود، سیستم های مهاربندی در تحمل بارهای جانبی بسیار کارآ و مفیدند. مهاربندها فولادی هستند گاهی از مهار بندهای دو قطری بتنی نیز استفاده می شود که در این حالت هر قطر به عنوان یک عضو فشاری که تمام برش خارجی را تحمل می کند، طراحی می شود.

قاب مهار بندی شده

قاب های صلب:

ساختار قاب صلب شامل ستون ها و و شاه تیرهایی است که بوسیله اتصالات صلبی خمشی یکدیگر وصل شده اند. سختی جانبی یک قاب صلب به سختی خمشی ستون ها، شاه تیرها و اتصالات بستگی دارد. امتیاز اصلی قاب صلب در ترکیب باز آن و آزادی عمل در طراحی داخلی و جایگزینی مطلوب درها و پنجره هاست.

قاب صلب

قاب های میان پر :

در بسیاری از کشورها ، قاب های میان پر متداولترین فرم سازه ای برای ساختمان های بلند تا 30 طبقه است. در این نوع سازه ها، قاب ها بتن آرمه و گاهی فولادی با مصالح بنایی نظیر آجر یا بلوک سیمانی و یا بتن در جا پر می شوند.

قاب میان پر - فرم سازه ای

دال های تخت و قارچی :

تاوه های تخت یکی از ساده ترین فرم های سازه ای است که شامل تاوه های با ضخامت یکنواخت 12 تا 20 سانتی متر و اتصالات صلب در محل ستون ها تکیه گاهی می باشد. تاوه های تخت به علت صاف بودن زیر آن، از نظر قاب بندی ساده هستند و کمترین ارتفاع را برای طبقه ایجاد و ارتفاع کل سازه را نیز کاهش می دهد.

دال تخت و قارچی

سازه های قاب – دیوار:

هنگامی که دیوارهای برشی یا صلب ترکیب می شوند دیوارها به هنگام تغییر شکل خمشی و قاب ها به هنگام  تغییر شکل برشی ، توسط شاه تیرها و تاوه ها مقید شده، اجبارا تغییر شکل یکسانی خواهد داشت. در نتیجه،قاب ها و دیوارها در جهت افقی و بخصوص در بالای ساختمان با یکدیگر همکاری نموده، سازه مقاوم تر و سخت تری را تشکیل می دهند. بر اساس تجربه،سازه ترکیبی قاب- دیواری برای ساختمان های 40 تا 60 طبقه مناسب است.

دیوارهای برشی :

دیوارهای بتنی و یا مصالح بنایی در ساختمان می توانند از نظر معماری به عنوان جدا کننده و از نظر سازه ای تحمل کننده بارهای قائم و جانبی مورد استفاده قرار گیرند. از آنجا که دیوارهای برشی سختی و مقاومت در صفحه ی فوق العاده ی زیادی دارند برای مهاربندی ساختمان های بسیار بلند مناسب است. در سازه های با دیوار برشی، معمولا دیوار برشی تحمل کننده تمامی بارهای جانبی است.

دیوار برشی - فرم سازه ای

قاب های محیطی :

مقاومت جانبی سازه های با قاب های محیطی بوسیله قاب های بسیار سختی که در محیط ساختمان قرار گرفته و تشکیل جدار بسته ای را می دهند تامین می شود.قاب های محیطی شامل ستون های به فواصل 2 تا 4 متر هستند که توسط تیرهایی عمیق به یکدیگر متصل می گردند.قاب های محیطی تمامی بارهای جانبی تحمل می کنند و بارها قائم بین ستون ها های محیطی و ستون های داخلی تقسیم می شوند

سازه هایی با مهار بازویی:

این فرم سازه ای دارای یک هسته مرکزی است که متشکل از دیوارهای برشی و یا قاب های مهاربندی شده است. هسته مرکزی توسط خرپاها بازو مانند  شاه تیرها به ستون های خارجی متصل می شود. هسته مرکزی توسط خرپاهای بازو مانند یا شاه تیرها به ستون های خارجی متصل می شود. هنگامی که سازه تحت اثر بارهای افقی قرار می گیرد، چرخش های صفحه قائم هسته بوسیله بازوها از طریق کشش در ستون ها جهت بار و فشار در ستون های جهت خلاف بار محدود می گردند.

سازه هسته مرکزی

سازه های هسته ای:

در این نوع ساختار ، یک نوع هسته به تنهایی بارهای قائم و افقی را تحمل می کند. در برخی انواع آن، دال ها در هر تراز توسط طره های متصل به هسته حمل می شوند و در بعضی دیگر، دال ها بین هسته و ستون های محیطی قرار می گیرند.

سازه های معلق:

سازه معلق یک یا چند هسته مرکزی و طره های افقی در تراز بام است که اعضای متشکل از کابل، میله و یا صفحات فولادی به آن ها آویزان شده اند. در این سازه، کف ها به اعضای آویزان متصل بوده و به عبارت دیگر معلق هستند. از مهمترین مزایای این فرم سازه ای شکل معماری آن است.

سازه معلق

سازه های فضا کار:

سیستم بار بر قاب های فضایی متشکل از یک قاب خرپایی سه بعدی است که اعضای آن بارهای قائم و افقی را تحمل می کنند. سیستم قاب های فضایی دارای بازدهی بسیار بالا و وزن نسبی کم هستند که قابلیت استفاده تا هر ارتفاعی را دارند.

سازه فضاکار

سازه های پیوندی:

بسیاری از فرم های سازه ای معرفی شده که مناسب ساختمان ها یا برج های منشوری شکل هستند که می توان آن ها را با یک سیستم واحد و مشخص سازه ای مانند قاب محیط یا قاب- دیوار تعریف کرد. در ساختمان ها با اشکال هندسی غیر منشوری استفاده از یک فرم سازه ای واحد امکانپذیر نیست؛ بنابراین طراح ملزم به یافتن راه حل های پیشرفته تر و مناسب تری اسست.در چنین شرایطی، اغلب از ترکیب دو یا چند فرم سازه ای در یک ساختمان استفاده می شود.