سیستم های سازه ای، پاورپوینت سیستم های سازه ای، انواع سیستم های سازه ای، دانلود پاورپوینت سیستم های ساختمانی، سیستم های ساختمانی، بررسی انواع سیستم های ساختمانی، سیستم های سازه ای ppt
به مجموعه ای از اعضای سازه که در برابر بارهای ثقلی مقاومت می نمایند، سیستم باربر ثقلی گفته میشود و همچنین به مجموعه ای از اعضای سازه که در برابر بارهای جانبی مقاومت مینمایند، سیستم باربر جانبی گویند، به تمامی سازه ها هم بار ثقلی و هم بار جانبی اعمال میگردد، به همین دلیل برای حفظ پایداری سازه، هم به سیستم باربرثقلی و هم سیستم باربر جانبی نیاز خواهد بود. در این مطلب از آبستا سازه به بررسی سیستم های سازه ای براساس موارد قید شده در آیین نامه 2800 خواهیم پرداخت.
انتخاب سیستم سازه ای
در هر پروژه ساختمانی ابتدا مهندس معمار شکل کلی ساختمان، تعداد طبقات، اندازه و موقعیت مراکز سرویس دهی را مشخص میکند و بعد مهندس سازه با توجه به شرایط زیر نوع سیستم باربر سازه را انتخاب می نماید :
- هندسه سازه
- نیاز های معماری
- شرایط محیطی محل احداث ساختمان
- لرزه خیزی ساختگاه
انواع سیستم های سازه ای
1سیستم دیوار باربر
دیوار باربر به دیواری گفته می شود که علاوه بر وزن خود وزن طبقات بالایی قرار گرفته بر روی آن و وزن سقف ها را نیز تحمل کرده و آن را به فونداسیون ساختمان انتقال می دهد. دیوارهای باربر می توانند داخلی یا خارجی باشند، در این سیستم بار های قائم و جانبی توسط دیوار های باربر بتنی یا بنایی مسلح تحمل میشوند. این سیستم در گذشته کاربرد زیادی داشته است ولی به دلیل شکل پذیری کمتر و محدودیت معماری ایجاد شده به جهت قرار گیری دیوار ها اکنون جای خود را به سایر سیستم ها داده است.
در آیین نامه 2800 این سیستم به شرح زیر دسته بندی می شود:
- دیوار برشی بتن آرمه با شکل پذیری در سه سطح ویژه, متوسط و معمولی
- دیوار برشی با مصالح بنایی مسلح
- سازه های سبک فولادی سرد نورد شده (LSF) (با مهارتسمه ای یا صفحات پوشش فولادی)
- دیوارهای بتن پاششی سه بعدی
2سیستم قاب ساختمانی
سیستم سازه ای که از قاب های فولادی یا بتنی ساخته شده (تیر و ستون) و اتصال بین تیرها و ستون ها در آن بصورت مفصلی در نظر گرفته می شود. این سیستم بیشتر در سازه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرد و استفاده از این اتصال برای سازه بتنی کمی دشوار است، چرا که نیاز به جزییات خاص آرماتورها دارد تا بتوان اتصال را مفصلی در نظر گرفت. در این سیستم ها وظیفه مقاومت نیروهای جانبی به عهده دیوار یا مهاربند ها می باشد و نیروهای قائم را قاب ها تحمل میکنند.
رفتار سیستم قاب ساختمانی در برابر بارهای ثقلی و جانبی
در این سیستم سازه ای، نیروهای ثقلی توسط نیروهای برشی و خمشی در تیر تحمل شده و به زمین منتقل می گردند. از آنجا که اتصالات مفصلی قادر نیستند لنگر ناشی از بارهای جانبی را تحمل نمایند، زاویه بین تیر و ستون ثابت باقی نمی ماند و تغییر می نماید. در این صورت نیاز به عضو دیگر (دیوار برشی ، مهاربند) میباشد.
در آیین نامه 2800 این سیستم به شرح زیر دسته بندی می شود:
- دیوار برشی بتن آرمه با شکل پذیری در سه سطح ویژه, متوسط و معمولی
- دیوار برشی با مصالح بنایی مسلح
- مهاربند واگرای ویژه فولادی
- مهاربند های کمانش تاب
- مهاربندی همگرا با شکل پذیری در دو سطح ویژه و معمولی
مهاربندهای همگرا (Concentrically Braced Frame)
همان طور که از اسم این نوع بادبند ها پیداست، اعضای مهاربندی در یک نقطه همگرا شده و با هم تلاقی دارند. این نقطه می تواند روی تیر روی ستون یا در صفحه قاب باشد. بسته به نقطه تلاقی بادبند ها نوع بادبند مشخص میشود.
مزایا مهاربند های همگرا
- سختی بالای سیستم
- کنترل شدن تغییر مکان جانبی سازه تا حد زیاد به دلیل سختی زیاد سیستم بادبندی
- طراحی به نسبت ساده و عدم نیاز به نیروی تخصصی برای اجرا آن
معایب و محدودیت های مهاربند های همگرا
- ایجاد محدودیت از نظر معماری برای ایجاد بازشوها به ویژه در بادبند های نوع ضربدری و قطری (این محدودیت در مورد مهاربندهای شورون هفتی و هشتی تقریباً مرتفع شده است)
- قابلیت جذب و استهلاک کمتر انرژی زلزله نسبت به بادبند واگرا به دلیل شکل پذیری پایین تر
مهاربند های واگرا (Ecentrically Braced Frame)
در این نوع مهاربندی ها، چون عضو مهاربندی از محل تقاطع تیر و ستون عبور نمی کند، یک برون محوری ایجاد میگردد این برون محوری نسبت به محل اتصال تیر و ستون، قطعه ای بنام تیر پیوند را ایجاد می نماید. زمانی که نیروی جانبی به سازه وارد میگردد، تیر پیوند در استهلاک به سازه کمک میکند. تیر پیوند در زلزله های شدید نقش فیوز را ایفا میکند و با خرابی و تغییر شکلی که در این تیر ایجاد میشود، بخش زیادی از انرژی زلزله را جذب و از کمانش مهاربندها جلوگیری می نماید.
رفتار این سیستم بستگی مستقیم به طول تیر پیوند دارد. در صورتیکه طول تیر پیوند از مقدار مشخصی کمتر باشد، پیوند برشی و اگر از مقدار مشخصی بیشتر، پیوند خمشی است. در پیوند های برشی قبل از اینکه مفصل خمشی در دو انتهای تیر پیوند تشکیل شود، جان تیر پیوند در اثر برشی جاری میگردد و ناحیه خمیری برشی ایجاد می شود ولی در پیوند خمشی، مفصل خمشی در دو انتهای تیر پیوند ایجاد می شود، معمولا پیوند برشی نسبت به پیوند خمشی عملکرد بهتری در برابر زلزله از خود نشان می دهد.
مزایا مهاربند های واگرا
- استفاده بهینه از فضای ایجادشده برای ایجاد بازشو در قاب مهاربندی شده
- دارای شکل پذیری و سختی مناسب جهت استهلاک انرژی زلزله
معایب و محدودیت های مهاربند های واگرا
- عدم توجه کافی طراحان و حتی مجریان این مهاربند در طراحی و اجرای آن به دلیل ضوابط خسته‌کننده آیین‌نامه‌ای
- سخت بودن یا عدم امکان تعویض تیر پیوند این مهاربند، بعد از زلزله‌های شدید
مهاربند کمانش تاب (Buckling Restrained Brace)
این مهاربند برخلاف مهاربندهای همگرا در فشار کمانش نمیکنند و نسبت به مهاربندی واگرا، تغیرمکان جانبی کمتری را دارند. این نوع مهاربندها تقریباً به صورت انحصاری در چند شرکت خاص آمریکایی و ژاپنی تولید و در دنیا توزیع میگردد. مهمترین محدودیت این مهاربندها، قیمت زیاد و زمان تحویل طولانی است که مانع از گسترش این مهاربند در کشور شده است.
اجزای تشکیل دهنده مهاربندهای کمانش تاب
- هسته فولادی : این قطعه اصلی ترین المان تشکیل دهنده BRB هاست که هم کشش و هم فشار محوری ناشی از نیروهای جانبی وارد به سازه را تحمل می کند.
- غلاف فولادی : این المان در اطراف هسته قرار گرفته و از کمانش آن جلوگیری میکند.
- ماده پر کننده : این بخش بین هسته و غلاف قرار گرفته و در مقابل کمانش مقاومت می کند. مصالح مختلفی به عنوان فیلر استفاده می شوند که یکی از مهم ترین آنها بتن است.
- ماده جدا کننده : این ماده، هسته را از ماده پر کننده جدا می نماید و سبب می شود که هسته بتواند آزادانه حرکت کرده و تحت فشار و کشش، تغییر شکل نماید.
دیوار برشی بتن مسلح
با توجه به زلزله های گذشته میتوان گفت که این سیستم یکی از مطمئن ترین روش های مقابله با نیروهای جانبی است. دیوار برشی بتنی دارای دو محور است یکی محور قوی و دیگری محور ضعیف، دیواربرشی بهتر است بصورت یکپارچه از تراز فونداسیون شروع شود و در ارتفاع سازه ادامه پیدا نماید تا نیروهای لرزه ای بتوانند بصورت پیوسته در ارتفاع دیوار از بالا به پایین و نهایتا به فونداسیون منتقل شوند در غیر این صورت طبق استاندارد 2800، نامنظمی در سازه ایجاد شده که ضوابط خاص خود را دارد.
نیروهای وارد بر دیوار برشی
- نیروی برشی متغیر که مقدار آن در پایه حداکثر می باشد.
- لنگر خمشی متغیر که مقدار آن مجددا در پای دیوار حداکثر است و ایجاد کشش در یک لبه (لبه نزدیک به نیروها و فشار در لبه متقابل می نماید) با توجه به امکان عوض شدن جهت نیروی باد یا زلزله در ساختمان، کشش باید در هر دو لبه دیوار در نظر گرفته شود.
- نیروی محوری فشاری ناشی از وزن طبقات که روی دیوار برشی تکیه دارد.
انواع دیوار برشی بتن مسلح
- دیوار برشی درجا : در دیوار برشی در جا به منظور حفظ یکنواختی و پیوستگی میلگرد های دیوار، به قاب محیطی قلاب می شوند.
- دیوار برشی پیش ساخته : در دیوار های برشی پیش ساخته یکنواختی و پیوستگی با تهیه کلیه های ذوزنقه شکل در طول لبه های پانل و یا از طریق اتصال پانل ها به قاب توسط میخ های فولادی صورت می گیرد. تاثیر شکل دیوار تعبیه بال در دیوارها برای پایداری و شکل پذیری سازه بسیار مفید می باشد.
انواع دیوار برشی بتن مسلح از نظر شکل ظاهری
به‌طور کلی دیوار برشی از لحاظ شکل مقطع در پلان به سه نوع صفحه ای، بالدار و هسته مقاوم بسته یا نیمه بسته ناودانی دسته بندی می شوند. از این شکل ها میتوان به مقاطع مستطیلی، L شکل، I شکل، ناودانی،T شکل و … اشاره کرد.
دیوار برشی فولادی
نوعی سیستم باربر جانبی است که در صورت طراحی و اجرای صحیح، نسبت به سایر سیستم های مقاوم در برابر بار جانبی دارای عملکرد لرزه ای بهتری است. در این سیستم، نیروهای جانبی توسط دیافراگم های کف طبقات به صورت افقی به ورق فولادی، تیر و ستون های محیطی این نوع دیوار منتقل میشود. به دلیل درجات نامعینی بسیار بالای ورق و شکل پذیری زیاد آن، قابلیت استهلاک انرژی زلزله در این سیستم بسیار بالا است. دیوار برشی فولادی عملگرد فیوز سازه ای در زلزله دارد. وظیفه ی اصلی دیوار برشی فولادی، مقاومت در برابر برش صفحه ای طبقه و مقابله با لنگر واژگونی ناشی از بارهای جانبی است. پانل دیوار برشی فولادی شامل یک ورق نازک فولادی باضخامت بین 3 الی 10 میلی‌متر، دو ستون کناری و تیرهای افقی کف دیوار است. ورق جان با قابلیت شکل پذیری زیاد خود، نقش فیوز سازه را در برابر بارهای جانبی لرزه ای ایفا می نماید.
انواع دیوار برشی فولادی
- دیوار برشی مرکب
- دیوار برشی فولادی سخت شده
- دیوار برشی فولادی جدار نازک (سخت نشده)
- دیوار برشی حفره دار
مزایا دیوار برشی فولادی
- کاهش وزن فولاد مصرفی
- عملکرد مؤثر در کنترل تغییر مکان جانبی
- کاهش سطح اشغال فضای معماری
- مقاومت زیاد
- کاهش هزینه و اجرای آسان
- امکان تعبیه راحت و آسان بازشو
- بهسازی سازه های ضعیف
- سرعت بالای اجرا
معایب و محدودیت های دیوار برشی فولادی
- مشکل بودن تأمین تعدادی از الزامات AISC 341
- مشکل تر بودن کنترل تغییر مکان نسبی در ساختمان های بلند
- نیاز به تدابیر ویژه در برابر حریق
3سیستم قاب خمشی
قابی خمشی، قابی است بتنی یا فولادی که در آن رفتار اتصال تیر به ستون صلب و سخت میباشد یعنی زاویه تیر و ستون قبل و بعد از اعمال بار 90 درجه است و رفتار اعضاش (تیر و ستون) شکل پذیر میباشد. در این سیستم سازه ای ، بارهای ثقلی مشابه سیستم قاب ساختمانی ساده توسط تیرها و ستون ها تحمل میگردد، اما مقاومت در برابر بارهای جانبی توسط تیر و ستون و اتصال (گره ها) تامین میشود. بارهای جانبی به علت صلبیت و گیردار بودن گره ها در قاب خمشی، بوسیله خمش و برش در تیرها و ستون ها تحمل شده و به تکیه گاه منتقل میگردد.
مزایا، معایب و محدودیت های قاب خمشی
مزیت اصلی قاب های خمشی نسبت به دیگر سیستم های باربر جانبی، عدم استفاده از دیوارهای سازه‌ای (دیوار برشی) یا بادبندهای قطری (قاب مهاربندی شده) است. این ویژگی، دست معماران را برای طراحی باز می گذارد. در طرف مقابل، به دلیل استفاده از پروفیل های سنگین و اتصالات پیش تایید شده، هزینه اجرای این سیستم نسبتا بیشتر است. اگرچه، قاب های خمشی معمولا نیرو های کوچک تری را به فونداسیون اعمال می کنند. بنابراین، هزینه اجرای فونداسیون در آنها کاهش می یابد.
انواع قاب خمشی
- قاب خمشی معمولی (OMF)
- قاب خمشی متوسط (IMF)
- قاب خمشی ویژه (SMF)
ستون قوی - تیر ضعیف
طبق بند 7-5-1 استاندارد 2800 و همینطور مباحث 9 و 10 مقررات ملی ایران، رعایت قانون ستون قوی - تیر ضعیف برای قاب خمشی ویژه الزامی است. بدین مضمون که در ساختمان هایی که در آن ها از سیستم قاب خمشی (ویژه) برای مقابله با بار جانبی زلزله استفاده میشود، طراحی به نحوی انجام پذیرد که تا حد امکان ستون ها دیرتر از تیرها دچار خرابی شوند.
4سیستم دوگانه یا ترکیبی
یکی از روش های متعارف جهت تامین پایداری سازه در مقابل بارهای جانبی ساختمان های بلندتر از 15 طبقه، استفاده از سیستم های دوگانه است. سیستمی که شامل قاب خمشی به همراه دیواربرشی یا مهاربندی می باشد. در سیستم دوگانه بارهای ثقلی عمدتا توسط تیرها و ستون ها (قاب های ساختمانی) تحمل شده و بارهای جانبی توسط مجموعه ای از دیوار های برشی یا قاب های مهاربندی شده به همراه مجموعه ای از قاب های خمشی تحمل میگردد.
تغییر شکل و رفتار قاب خمشی و دیوار برشی در سیستم دوگانه
در قاب خمشی تغییر شکل برشی غالب است در حالی که در سیستم دیوار برشی و یا مهاربند تغییر شکل خمشی حاکم میباشد. بنابراین یک سیستم ترکیبی از قاب خمشی و دیوار برشی یا مهاربند تغییر شکلی بین این دو رفتار خواهد داشت. در قسمت پایین ساختمان، دیوار برشی یا مهاربند سهم بیشتری از نیروی برش پایه را تحمل خواهد کرد ولی سهم دیوار برشی یا مهاربند از برش، در منطقه های بالاتر به تدریج کاهش می یابد در حقیقت در قسمت های بالای ساختمان نیروی برشی ممکن است تغییر جهت داده و بدین ترتیب نیروی برشی منتقل شده به قاب از کل برش طبقه بیشتر شود.، در نتیجه در قسمت های بالای سازه قطع نمودن دیوار برشی موجب بهبود اقتصاد قاب و رفتار سازه می گردد ولی به خاطر چالش کنترل دریفت عموماً در کل ارتفاع از دیوار برشی استفاده می شود.
مزایا سیستم دوگانه
- افزایش ارتفاع مجاز ساختمان
- جلوگیری از تغییر شکل های زیاد جانبی
- کنترل محدودیت های حالات بهره برداری (ارتعاش و خیز)
- جلوگیری از سنگینی سازه
معایب و محدودیت های سیستم دوگانه
- از معایب این سیستم ساختمانی میتوان به برخی محدودیت‌ها در طرح معماری، نیاز به مهارت بالا در طرح و آرایش سیستم سازه‌ای و افزایش احتمال واژگونی با افزایش ارتفاع سازه و طولانی تر شدن کنترل های مربوط به آن اشاره نمود.
5سیستم ستون کنسولی و سایر سیستم ها
سیستم ستون کنسولی
نوعی سیستم باربر سازه است که در آن نیروهای جانبی توسط ستون به صورت کنسولی تحمل میشوند. سازه های کنسولی با استفاده از این ایده طراحی می شوند و در آنها ستون ها عملکردی مشابه یک ستون طره دارند و به عنوان تنها عنصر باربر بارهای جانبی ناشی از زلزله و باد را تحمل می کنند. به عبارت دیگر در این سیستم ها نیروهای جانبی ناشی از زلزله مستقیماً از سقف به ستون منتقل میشوند. در واقع این سازه ها یک ستون یکسر گیردار هستند و عملکرد خمشی دارند. حداکثر ارتفاع مجاز این سیستم سازه که بیش از 10 متر میباشد و دارای ویژگی‌هایی نظیر شکل پذیر کم و سختی زیاد است. سازه های پارکینگ و سایبان ماشین ها از مصادیق این سیستم هستند.
سایر سیستم های سازه ای خاص
برای سازه های بسیار بلند نظیر برج ها، از سیستم های سازه ای خاصی کمربند خرپایی، سیستم لوله ای و … استفاده می شود که در استاندارد 2800 به آن ها اشاره نشده است .
منابع
آیین نامه 2800
در ادامه میتوانید اقدام به دانلود پاورپوینت بررسی انواع سیستم های سازه ای نمایید.
مشخصات فایل :
- فایل پاورپوینت
- 73 اسلاید
- فونت زیبای HoboStd
- حجم فایل :5.7 مگابایت
- تصاویر فایل :
مطالب موجود در فایل :
- مقدمه
- انتخاب سیستم سازه ای
- انواع سیستم های سازه ای
- آشنایی با اتصالات
- ساختمان های فلزی
- اتصال ساده تیر به ستون (اتصال با نبشی جان، اتصال با نبشی نشیمن و نشیمن تقویت شده)
- اتصال صلب (اتصال مستقیم، اتصال با ورق زیرسری و روسری، اتصال فلنجی)
- اتصال نیمه صلب
- اتصالات صلب و مفصلی در ساختمان های بتنی
- سیستم دیوار باربر (دسته بندی سیستم دیوار باربر)
- سیستم قاب ساختمانی
- رفتار سیستم قاب ساختمانی در برابر بارهای ثقلی و جانبی
- دسته بندی سیستم قاب ساده ساختمانی
- مهاربندها
- مهاربند های همگرا (انواع، مزایا، معایب و محدودیت ها)
- مهاربندهای واگرا (تقسیم بندی برحسب هندسه، انواع متداول، مزایا،معایب و محدودیت ها)
- مهاربندهای کمانش تاب (انواع، اجزای تشکیل دهنده)
- دیوار برشی بتن مسلح (نیروهای وارده، انواع، انواع بر اساس شکل ظاهری، نکات آرماتور بندی، آرماتورهای دیوار برشی)
- دیوار برشی فولادی (اجزای تشکیل دهنده، انواع، مزایا و معایت و محدودیت ها)
- سیستم قاب خمشی (مزایا معایب و محدودیت ها، انواع، قاب خشمی معمولی، متوسط و ویژه، ستون قوی - تیر ضعیف)
- سیستم دوگانه یا ترکیبی (شروط سیستم های دو گانه، تغییر شکل و رفتار قاب خمشی و دیوار برشی در سیستم دوگانه، مزایا، معایب و محدودیت های سیستم دوگانه)
- سیستم ستون کنسولی
- سایر سیستم های سازه ای خاص
