درشروع کاریک ساختمان طراحی شده طرحی درمقابل قراردارد که باهمکاری مهندس ساختمان تهیه می شود. برای اینکه طراحی واستراکچر درارتباط نزدیک بایکدیگر باید باشند. برای طراح سیستم باربر ساختمان نیاز به تجربه است که آن موجب انتخاب روش واقتصادی ماده ساختمانی ویک سیستم مناسب باربری می شود که هدایت درست عملیات ساختمان ساده ترین روش تقریبی محاسبه بسیار مهم است .
طرح پس از اینکه به صورت قابل رویت ترسیم می شود محاسبات نهایی استاتیکی انجام می شود .
درآخر وارد جزییات کار می شود سپس طرح نهایی اجرایی ترسیم می گردد.
طراحی خوب همراه استراکچرمطمئن واقتصادی برای یک ساختمان نیاز به شناخت درمورد مصالح ساختمانی ، سیرنیرو ، اندازه ها ، اجراو نوع آن و همچنین نظارت وسیح ودقیق ، تمرین واستعداد ذاتی می باشد.
بخاطر هماهنگی وتوضیحات واضح بین کارفرما ، مهندس ، شرکت اجراکننده ومسئولین ساختمان مثل شهرداریها می بایست برای ایجاد یک ساختمان مدارک زیر ارائه شوند.
طراحی معماری ، محاسبات استراکچربانقشه های دارای پوزیسیول ، فهرست بهاء باتوضیحات مربوطه خصوصا نوع مصالحی که باید درآن استفاده شوند پلان زمانبندی وبرای مصالح ساخنمانی جدید و تازه عرضه شده ازتولیدهای مخصوص ، باید کنترل مخصوص درمورد مرغوبیت وایمنی ، احنمالا برگه آزمایش موجود باشد.
تمام محاسبات باید به آسانی قابل کنترل باشند درصورت استفاده از فرمول خاص ازمنابع غیر قابل دسترسی آنها به اثبات برسند یعنی نحوه رسیدن به آن فرمول محاسبات باید حتی با گذشتن سالها قابل دسترسی و قضاوت باشد.
داشتن اطلاعات اولیه اززمین ونوع خاک ازقبیل : مقاومت ، نوع خاک به ویژه ازنظر ریزش بودن وضعیت آب زیرزمینی، عمق یخبندان وسایر ویژگی های فیزیکی خاک آزمایش شود.
به طور کلی نباید عمق پی کنی کمتر از50 سانتی متر باشد.
درگود برداری پی هنگام اجرا ممکن است جداره ریزش یااینکه پی ساختمان مجاور زیر آن خالی شود که به وسیله شمع (ازنوع چوت یا آهن ) یا چیدن آجر به صورت پله ای مهارمی شود .
یک راه دیگر که می توان انجام داد اجرا جزء به جزء است . ابتدا محل ستونها اجرا شود ودرمرحله بعد پس از حفاری تدریجی اجزاء دیگر دیوارسازی انجام گیرد.
درزمینهای خاک دستی همان طور که از اسم آنها پیدااست خاکی است که ازمحل دیگر به زمین منتقل شده است ونباید ساختمان راروی آن بنا کرد ازمشخصات این زمینها است ووجود ذرات غیر طبیعی درآنهاست.
درابتدا زمین کانال کشی شده بود که این کانال کشی برای بستن آرمارتو آماده شده دو طرف این کانالها راباآجر چیده شده که این عمل برای جلوگیری ازریزش خاک به داخل کانال درهنگام عملیات بتن ریزی انجام می گیرد . ذرات خاک مانع چسبندگی بتن می شود.
کل کانالها رابایک بتن به نام متر که ازنظر سیمان دارای خلوص پاین است پوشیده می شود چون سیمان برای تحمل فشاریست که برای یک سطح صاف وجلوگیری ازقسمت شیره بتن می باشد.
این بتنم به بتن نظافت معروف است ضخامت 10تا 15سانتی متر وعیار سیمان 100تا 150کیلوگرم سیمان است .
سپس روی آجرهای این کانالها راباپلاستیک می پوشانند چون مانع از نشت شیر آب بتن به اطراف می شود.بتن ریزی سبب ارتباط وپیوستگی به عبارت دیگر یکپارچگی که دراثر بتن درجا بیم همه اعضاء بوجود می آید بافایده است.
بتن غیر مسلح : نام قبلی بتن کوبیده شده برای فوئداسیون ، دیوارها ، دیوارهای مایل وغیره . وقتی که بارگذاری سبک است به بتن 50 ، 100 ، 150 مربوط است.
بتن 150 ، 250 ، 350 برای دیوار زیرزمینی ، دیوارهای باریک باربر درساختمان یاپایه های کلفت در پل سازی است.
بتن مسلح : برای اعضای ساده ساختمانی تحت بارگذاری ضعیف بدون خطر زنگ زدگی همچنین برای فونداسیون ولی نه برای اعضای ظریف.
بتن 250 : برای ساختمان های معمولی
بتن 350-450 : برای اعضای ساختمانی تحت بارگذاری بسیار قوی ، برای پلها وسایر کارهای رده بالای مهندسی اعضای پیش ساخته، اعضای بتن پیش تنیده ازهمه نوع.
بتن 550 : بعنوان بتن درجا برای اعضای نه خیلی باریک پل ها که خصوصا تحت بارگذاری شدید قرار گرفته اند وسایر کارهای مهندسی درقطعات پیش ساخته حتی درساختمانهای بلند اعضای رده بالا وباارزش .
بتن پیش تنیده :
جنس بالاتر بتن تا 80 است که این بتن استاندارد شده نیست نیاز به اجازه مخصوص ازاداره نظارت ساختمان دارد . نیاز به کنترل ونظارت دقیق داشته واغلب باید آزمایش شود برای بتن پیش تنیده تراورسهای راه آهن خواسته می شود.
برای انتخاب میل گردها بتن بستگی به نوع سازه دارد ومقدار فشاری که به بتن وارد می شود دارد . درهنگام آرمارتوربندی درقسمتهایی که فشار بیشتر وارد می شود (درجای شمعهای ساختمان) تراکم میلگردها بیشتر می باشد وازمیلگردهای قوی تر استفاده می کنند درهنگام آرماتوربندی ابتدا درمیلگرد رابه نام خرپا درکانال گذاشته میلگردها راروی آن پهن کرده وبخ وسیله سیمهای فولادی آنها رامی بیند وتا حالت یکپارچه گرفته وازطرفین کانال وازکف چند سانتیمتر 3 تا 5 فاصله دارد تا بتن کاملا اطراف میلگردهای فولادی رابپوشانند تا ازخوردگی آنها جلوگیری کنند که این فاصله معمولا بستگی به آب و هوا ونوع خاک منطقه دارد . مثلا درسازه های دریایی این ضخامت بیشتر است تا درمنطقه خاکی به علت مواد معدنی بیشتر درآب دریا درهنگام بتن ریزی باید کاملا دانه بندی بتن حفظ شود یعنی دریک منطقه دانه های درشت ودریک منطقه دانه های ریز قرار میگیردو نسبت سیمان به آب رعایت شود درهنگام تخلیه بتن از آن میدان فاصله ارتفاع بتن تا زمین نباید از 20/1 سانتی متر بیشتر شود.
ودرهنگام بتن ریزی یا پمپ های هوا به داخل بتن هوا دمی می کنند تا یکنواختی ویکپارچگی کاملی بر بتن ایجاد شود دربعضی مواقع بتن ریزی دریک روز تمام نمی شود برای اینکه درروز بعد بتنی که می ریزند با بتن روزقبل کاملا به هم بچسبند بتن روز قبل رابا یک زاویه 45 درجه نسبت به افقی قطع می کنند وسطح آن رادرهنگام بتن ریزی مجدد آن کاملا شسته وتا کاملا تمیز شود که این سطح به نام سطح واریز معروف است. معمولا بعد از یک هفته قالبهای (آجر یاچوب یا صفحه های آهنی ) رابرداشته وبتن ریزی تمام می شود . باید توجه داشت درهنگام بتن ریزی صفحه های آهنی که برای قرارگرفتن شمع ها برروی آن دربتن ها قرار گرفته می دهند طبق نقشه های مهندسی کاملا درهمان فاصله واز نظر ارتفاع دریک سطح بایکدیگر قرارگیرند. این میله هایی که بوسیله مهره ها به این صفحه ها بسته شده نسبت به مقدار نیرو که به صفحه ها وارد می شود تعداد میله ها کم یا زیاد می شود از 4تا 9 میله بر روی آنها بسته می شود وانتهای این میله ها کاملا به سمت بیرون خم شده است وازتوع آج دار می باشد.
سازه ساختمان ازمجموعه ای ازاعضا مثل تیروستون تشکیل شده تا بتواند نیروهای گوناگون مانند وزن ساختمان ، باربرف ، باد یازلزله را تحمل نماید وبه زمین منتقل کند. درطراحی هر سازه ظوابطی وجود دارد که می تواند باعث حداقل هزینه ، حداقل وزن ، حداقل زمان ساخت وحداکثر بهره می گردد.
درطراحی سازه می توان از روش گام به گام زیر بهره برد:
1- برنامه ریزی 2- شکل اولیه سازه 3- تعیین بارهایی که توسط سازه تحمل خواهد شد
4-انتخاب اولیه قطعات سازه 5- تحلیل 6-ارزیابی 7- طرح مجدد 8-تصمیم نهایی
هماهنگی سیستم سازه با نوع مصالح درطراحی بنا عامل بسیار مهمی است. به طور مثال دربعضی از سازه ها نقش باربری را دیوارهای آجری وسنگی (مصالح بنایی) به عهده دارند که ساختمانهای اسکلت بنایی نامیده می شوند . دربعضی دیگر از ساختمانها با سقف به وسیله بتنها وستونها تحمل می شود این اعضای باربر ازفولاد یا بتون مسلح ساخته می شوند به این نوع ساختمانها به طور کلی اسکلتی گویند. نام خاص این گونه سازه ها بر حسب نوع مصالح اصلی مصرفی تعیین می شوند مانند اسکلت فلزی ، بتونی ، چوبی و غیره .
یکی ازویژگیهای مهم مصالح برای پایداری ساختمان دربرابر زلزله خاصیت جذب انرژی یابه عبارت دیگر خاصیت تغییر شکل زیاد قبل ازشکست می باشد. رفتار کششی مصالح مختلف باهم فرق دارند مصالح شکل پذیر مانند فولاد می تواند قبل ازشکست تغییر زیادی دهد ولی مصالح شکننده مانند آجر، تحت بارگذاری زیاد تقریبا هیچ رفتار ارتجاعی ندارد وبه طور ناگهانی می شکند. سازه های تبدل مسطح اگردارای طراحی واجرای مناسب قابها واتصالات باشد می تواند قبل ازشکست قدرت جذب انرژی زیاد داشته باشد.
چند نوع سازه اسکلت فلزی داریم :
سازه قابی : نیروهای وارده رابه همراه خودش تحمل ومنتقل می نماید.
سازه خرپایی : اعضای آن نیروهای وارده رابه صورت کششی یافشار تحمل می نماید .
سازه کابلی : سازه هایی هستند که نیروهای وارده رابه صورت کششی تحمل ومنتقل می نمایند.
ازفواید سازه های اسکلت فلزی مقاومت بالای فولادی درکشش وفشار همچنین به علت تولید یفولاد و کارخانه وشرایط بهتر کنترل کیفیت آن ، بتون وسایر مصالح بنایی امکان سهل تر توسعه سازه .
اتصال چند قطعه به یکدیگر امکان پیش ساخته کردن قطعات سرعت نصب واشغال فضای کمتر وقابلیت کاربرد درارتفاع زیاد را می توان از مزایای اسکلت فلزی نام برد .
ازمزایای دیگر سازه اسکلت فلزی می توان به سبک تربودن نسبت به سازه بتون مسلح وشکل پذیری بیشتر وامکان ساخت کارگاهی ویاخارج ازکارگاه اشاره کردو ازمعایب این سازه مقاومت ضعیف دربرابر رطوبت وآتش سوزی ومحدودست طرحهای معماری به علت لزوم استفاده از بادبند را می توان نام برد.
کارگذاشتن ستونها :
ستونها یک ساختمان اسکلت فلزی نقش انتقال دهنده بارماوارده شده رابه فونداسیون به صورت نیروهای فشاری ، کششی ، بر ش یا لنگرخمشی به عهده دارند. دراین میان ستون فلزی با فونداسیون بتونی بااستفاده ازصفحه ای فلزی ارتباط برقرار می کند.
علت استفاده از صفحه در زیر ستونها این است که چون ستون فلزی به علت مقاومت بسیار زیاد تنشهای بسیار بزرگی را تحمل میکند وبتون قابلیت تحمل این تنشها را ندارد،بنابراین صفحه ستون واسطه است که ضمن افزایش سطح تماس ستون با پی سبب میگردد توزیع نیروهای ستون در حد قابل تحمل برای بتون باشد که نحوه کار گذاشتن این صفحه را در صفحات قبل توضیح داده شد کار اتصال صفحه زیر ستون با بتون به وسیله میله مهار (بولت)صورت می گیرد بولت نقش عمده ای ندارد وتنها پایه را در محل ثابت نگه میدارد.هنگام نصب ستون عملی دیگری که انجام شد انتهای ستون سنگ خورد، صاف میکنند تا تمام نقاط مقطع ستون روی صفحه یسی پلیت قرارگرفته وعمل انتقال نیرو به خوبی انجام بگیرد. واطراف چون علاوه بر فشار کنکر نیز بر صفحه ستون وارد میشود طول بولت باید به اندازه باشد که کشش وارد شده را تحمل کند.
ستونهای در یک ساختمان بسنگی به فشار نیروی، لنگر که تحمل میکند ساخته میشود که در شرایط معمولی از در آهن 14 را در کنار یکدیگر قرار داده ودر فاصله های معین به هم جوش می دهند و در مواقع دیگر اگر نیروی وارد شده بیشتر شود قدرت آهن مورد استفاده را بالاتر می برند و برای افزایش قدرت ستون در دو طرف ستونها صفحه های فلزی را از انتها تا چند متر ستون جوش میدهند .معمولانبشی که برای قرارگرفتن پلها برروی آنها است قبل از نصب ستونها برای راحتی آن جوش می دهند
(( نصب ستون به صفحه های فلزی))
اتصال ستون فلزی به شالوده ستونی به نیروی موجود درپای ستون بستگی دارد. درستون باانتهای مفصلی فقط نیروی فشار وبرشی ازستون به شن منتقل می شود . دراین حالت اتصال ازطریق نبشی ها صورت می گیرد.
اگربخواهیم لنگر خمشی رانیز به بتن انتقال دهیم (اتصال گیردار) ازطریق قطعات ورق یعنی لچکی ها صورت میگیرد. به علاوه بااستفاده ازلچکی ها دراتصال پای ستون ضخامت ورق کف ستون کاهش می یابد.
((نصب پیچهای مهاری))
نصب پیچهای ممهاری درموقع بتون ربزی : دراین روش پیچها رادر محلهای تعیین شده قرارمی دهند وموقعیت آنها سیمهای فولادی معمولا ثابت می کنند . سپس بتن را میریزند .
روش دیگر برای نصب پیچهای مهاری پس از بتن ریزی این است . دراین روش درمحل پیچهای مهاری به وسیله قالب درداخل بتون ، فضای خالی ایجاد می کنند پس از گرفتن وسفت شدن بتون جعبه رااز محل خارج می کنیم ، سپس پیچ مهاری رادر محل خود درگیر با آرماتورقرارمی دهیم وتنظیم می کنیم واطراف آن رابتون که معمولا دانه ریز است پر می کنیم.
دربعضی مواقع اتصالا کف ستون با بتن به بجای پیچهای مهاری از میلگردها یا تسمه ها استفاده می شود که به ورق کف ستون جوش می دهند . روش کار به این صورت است که معمولا درموقع بتون ریزی مجموعه ورق کف ستون ومهارها را درشالوده می گذارند پس از گرفتن وسفت شدن بتون ستون راروی ورق کف ستون قرار می دهند وجوشکاری می کنند .
معمولا درهنگام بتن ریزی حبابهای هوا درزیر ورق کف ستون محبوس می شوند . حتی اگر در موقع بتون ریزی حبابی درزیر ورقه نمانده باشد به علت آفت بتن فاصله ای بین ورق کف ستون وبتن به وجود می آید. بخار آب دراین فاصله تقطیر می شود خطر زنگ زدگی وضعیف شدن کف ستون را پدید می آورد و امکان تنظیم بعدی ورق ستون وجود ندارد.
((چگونگی ساخت ستون))
ستونها ممکن است بر حسب نیاز با ترکیب واتصالات از انواع پروفیلها ساخته شوند . به طور معمول ورایج به صورت زیر است
الف) اتصال دو پروفیل به یکدیگر به طریقه دوبله کردن
ب) اتصال دو پروفیل با یک ورق سراسری روی بالها
ج) اتصال دو پروفیل با بستهای فلزی(تسمه)
الف)دراین حالت دوبال پروفیل رابه یکدیگرجوش داده ودرصورتی که درسرتاسرستون به جوش نیازی نداردودست کم جوش ما باید به صورت زیرباشد:
حداکثر فاصله ی بین طولهای جوش در طول ستون به صورت غیر ممنه از 60سانتیمتر تجاوزنکند وطول جوش ابندایی انتهای ستون بایدبرابربزگترین عرض مقطع باشدوبه طور یکسره باشدوطول موثر درهرقطعه از جوش منقطع نبایداز 4برابربعد جوش یا40میلیمترکمترباشدوتماس میان بدنه دوپروفیل نیایداز یک شکاف 5/1میلیمتری تجاوزکنددر نقشه ها مقدار جوش را آنیکونه بیان می کنند(100×200)یعنی 20 سانتیمتر جوش 10 سانتیمتر فاصله ی خالی جوشودر برخی موارد گفته می شود75درصدیعنی 75درصدجوش کاری درستون صورت گیرد25سانتیمتر فاقد جوش کاری باشد.
ب)روش اتصال دو پروفیل با یک ورق سراسری:
ورق اتصال روی نیمروخ متصل می گردد فاصله ی جوشها مقطع که ورق را به طور نیمروخ ما متصل میکندمعمولا از 30سانتیمتر نباید کمتر باشد.