.gif){kind=icon}
شهر همدان/ نگاهی به برخی اشکالات در طراحی ساختمانهای اسکلت فلزی
نگاهی به برخی اشکالات در طراحی ساختمانهای اسکلت فلزی شهر همدان
- اشکالات عمده موجود در شیتهای نقشه ها
1- یکی از اشکالاتی که تقریبآ در تمامی نقشه ها موجود است، کم بودن بخش توضیحات نقشه است. با توجه به نکات مختلفی که در حین اجرا باید توسط پیمانکار در نظر گرفته شود و ابهامات احتمالی که در استفاده نقشه پیش خواهد آمد، لازم است بخش توضیحات نقشه ها از آنچه که هم اکنون هست کاملتر ارایه گردد، به گونه ای که در زمان اجرا برای پیمانکار هیچگونه ابهامی وجود نداشته باشد. در این زمینه پیشنهاد میگردد که یک شیت از نقشه ها به طور کامل به بخش توضیحات اختصاص داده شود.
2- مشکل دیگر که باز هم در اکثریت نقشه ها دیده میشود کم بودن دتایلهای اجرایی و یا بدتر از آن نامربوط بودن این دتایلها به نقشه (با توجه به اینکه در اکثر موارد مهندسان محاسب بدون توجه به محتوای دتایل آنها را فقط در نقشه های خود کپی مینمایند) میباشد. مواردی نظیر دتایلهای وصله تیر و ستونها، نحوه پوشش سوراخهای تیر زنبوری در محل تکیه گاه، نحوه اتصال دیوارهای غیرباربر به اجزای سازه ای، از جمله جزییاتی هستند که تمام یا بخشی از آنها در نقشه های سازه دیده نمیشود.
3- یکی از مسایلی که تقریبآ در تمامی موارد دیده میشود ضعف دتایلهای ارایه شده برای اتصالات صفحه ستون است. این ضعف علی الخصوص در مورد ستونهای مرزی ساختمان که ستون در وسط صفحه ستون قرار ندارد و به نوعی به صفحه ستون بار خارج از محور وارد میشود شدیدتر است. در این زمینه برخی لازم است به برخی نکات اشاره شود:
- در زمینه چیدمان سخت کننده ها، این چیدمان باید به گونه ای انجام گردد که که در اثر بارهای وارد از طرف یک سخت کننده به صورت موضعی بر ستون یا بقیه سخت کننده ها تنش اضافه ای وارد نگردد. در این زمینه لازم است که سخت کننده درست در محور جان یا بال ستون قرار داده شود و یا هم محور با راستای بقیه سخت کننده ها قرار داده شود. در زیر نمونه ای از این دتایلهای غلط نمایش داده شده است:
همانطور که در شکل دیده میشود سخت کننده های عرضی به یکباره قطع میشوند و این مساله باعث میشود که نیروی قابل توجهی به سخت کننده های سراسری عمودی وارد گردد.
- مورد دیگر در مورد صفحه ستونها مساله تنشهای خمشی در نواحی محصور شده بین سخت کننده ها میباشد. هر چقدر این نواحی بزرگتر باشد و یا اینکه از وجوه کمتری این نواحی با استفاده از سخت کننده مهار شده باشد، تنشهای بیشتری در صفحه ستون به وجود می آید و باعث عدم جوابگویی ضخامت صفحه ستون میگردد. متاسفانه در بخش قابل توجهی از دتایلهای مربوطه مشاهده میگردد که چیدمان سخت کننده ها به گونه ای است که نواحی بزرگ با وجود محصور شده کم در صفحه ستون ایجاد میگردد. در شکل نمونه ای از این صفحه ستونها نمایش داده شده است:
همانطور که در بالا دیده میشود ناحیه پایینی صفحه ستون (از بال پایین ستون به سمت پایین) دارای ابعاد بزرگی میباشد که تنها از یک وجه نیز (سمت بالا) با سخت کننده مهار گردیده است و این مساله باعث عدم جوابگویی ضخامت صفحه ستون میشود.
- مساله دیگری که معمولآ در صفحه ستونهای کناری برای ستونهای حاوی بادبند پیش می آید اینست که این ستونها با توجه به آنکه حاوی نیروهای کششی هستند، به علت عدم تقارن صفحه ستون نیروی کششی بین بولتها به تساوی تقسیم نمیگردد و برخی بولتها که به ستون نزدیکترند نیروی کششی بیشتری حمل میکنند و برخی دیگر که دورترند کمتر دچار کشش میشوند که این مساله باعث میگردد که در برخی موارد تنش موجود کششی در بولتها از تنش مجاز بیشتر گردد. در اینگونه موارد لازم است با تغییر چیدمان بولتها و یا استفاده از تعداد یا قطر بیشتر برای بولتها به دتایل مناسب برای صفحه ستون رسید. این مساله حتی در مواردی که ستون تنها تحت نیروی فشاری هم قرار دارد (در مورد توزیع نامتقارن تنش در زیر صفحه) ممکن است مشکلساز گردد و حتمآ لازم است طراحی این موارد در دفترچه محاسبات آورده شود.
- در صفحه ستونهای کناری به علت محدودیتهای موجود بعضآ بولتها با سخت کننده ها تداخل پیدا میکنند که این مساله از لحاظ اجرایی مشکلساز میشود. در صفحه ستون نمایش داده شده در شکل قبل این مساله قابل مشاهده است.
4- نکته بعدی که متاسفانه در نقشه ها نادیده گرفته میشود بیتوجهی به اجرای صحیح تیغه ها با توجه به محدودیتهای ارایه شده توسط آیین نامه 2800 است. بر این اساس لازم است به موارد زیر توجه گردد:
- مطابق بند 2-12-3 آیین نامه 2800 در تمامی ساختمانها رعایت ضوابط دیوارهای غیرسازه ای مطابق بند 3-7 و 3-12 آیین نامه 2800 اجباری است.
- مطابق بند 3-7-1 آیین نامه 2800 حداکثر طول مجاز دیوار غیرسازه ای بدون نیاز به تقویت با پشتبند و یا کلافبندی 6 متر یا 40 برابر ضخامت دیوار است که متاسفانه این محدودیت در نقشه های سازه و معماری نادیده گرفته میشود.
- همچنین طبق بند 3-7-3 تیغه ها باید در زیرتراز سقف با سقف مهار شوند یا اینکه کلافبندی شوند که لازم است این مساله با ارایه یک دتایل و یا حداقل یک نوشته یک خطی در بخش توضیحات نقشه یادآوری گردد که این مساله نیز نادیده گرفته میشود.
- مطابق بند 3-7-4 نیز در مورد تیغه های با طول بیش از 1.5 متر باید لبه قائم آزاد تیغه با استفاده از کلاف به طور مناسبی مهار گردد که این مساله نیز متاسفانه در نقشه ها نادیده گرفته میشود.
- در بند 3-12 نیز ضوابطی در زمینه نماسازی ساختمان آمده است که لازم است این ضوابط هم حداقل به صورت یک نوشته در بخش توضیحات نقشه یادآوری گردد.
5- بحث دیگری که در نقشه ها نادیده گرفته میشود میزان طول پوشش بتن روی آرماتورهای پی میباشد. مطابق ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمانی با توجه به شرایط عمومآ شدید محیطی به علت یخبندان، تر و خشک شدن های متوالی و ... که در شهرستان همدان وجود دارد و مطابق با جدول 9-6-5 مبحث نهم برای پیها حداقل پوشش 60 میلیمتر اجباری میباشد. متاسفانه این پوشش در نقشه ها با توجه به آنکه این مقدار باید از روی سطح خارجی خاموتها محاسبه شود در بهترین حالت کمتر از 50 میلیمتر در نظر گرفته میشود.
6- مشکل دیگر در زمینه استفاده از تیرهای لانه زنبوری میباشد. در تیرهای لانه زنبوری به علت برش زیاد در تکیه گاهها لازم است سوراخهای ابتدایی با ورق پوشانده شود. مشکل برش علی الخصوص در مورد پلها با توجه به سطح بارگیر زیاد آنها حادتر است. متاسفانه در نقشه های سازه یا اصلآ دتایل یا توضیحی در زمینه پوشش این سوراخها دیده نمیشود و یا اینکه تنها به پوشاندن دو سوراخ بسنده میشود. این در حالی است که با توجه به لنگر ثانویه ایجاد شده در تیر و با توجه به منابع معتبر در بسیاری موارد در مورد تیرهای اصلی حتی پوشاندن تا 4 سوراخ از ابتدا و انتهای تیر نیز نمیتواند در این زمینه جوابگوی مشکل برش باشد و به همین جهت لازم است که یک تجدید نظر کلی در زمینه استفاده از این مقاطع حداقل برای تیرهای اصلی انجام گردد و یا آنکه الزام به ارایه محاسبات برش مطابق با ضوابط مبحث دهم و مراجع معتبر در دفترچه محاسبات در صورت تمایل به ادامه استفاده از این مقاطع انجام گردد.
7- بحث دیگر که در نقشه ها وجود دارد، اتصالات بادبندی و اشکالاتی است که در این زمینه در نقشه ها وجود دارد. با توجه به اهمیت این اتصالات و نقش اساسی که در مقاومت سازه ها در برابر زلزله دارند لازم است که توجه بیشتری در این زمینه انجام بپذیرد. برخی از این مشکلات به شرح زیر است:
- متاسفانه ابعاد ورقهای ارایه شده در نقشه ها به هیچ وجه برای تحمل نیروهای ارایه شده در بند 8-3 پیوست 2 آیین نامه 2800 مناسب نیست.
- با توجه به آنکه معمولآ به علت تداخل ورق بادبندی با نشیمنها قسمتی از ورق بادبندی برش میخورد و از طول جوشهای افقی و عمودی این ورقها هر یک بین 10 تا 15 سانتیمتر کم میشود لازم است که برای جبران این مساله به همان میزان به ابعاد ورقها اضافه شود. بعضآ دیده میشود که در اجرا قسمت برش خورد به ورق یا نبشی نشیمن جوش میشود و به این سبب گمان بر این میرود که طول جوش کسر شده جبران میگردد، اما باید توجه کرد که چون نیروی بادبند باید در این حالت توسط جوش نشیمن به ستون و تیر منتقل گردد و جوش مورد نظر در طراحی برای انتقال بارهای ثقلی منظور شده است و یک جوش نمیتواند همزمان دو نیروی متفاوت را منتقل نماید پس این راه حل نیز جبران کسر طول جوش را نمینماید و بهترین و مطمئنترین راه حل اضافه کردن ابعاد ورق بادبندی به میزان طول جوش کسر شده میباشد.
- مساله دیگر عدم توجه به زاویه بادبند با افق است. برای اینکه طول جوش کافی در هر یک از قسمتهای افقی و عمودی تامین گردد، لازم است که ابعاد ورق به گونه ای در نظر گرفته شود که قطر ورق بادبندی با راستای بادبند موازی باشد. متاسفانه آنطور که در نقشه ها مشاهده شده است، ابعاد ورقها عمومآ برای حالتی میباشد که بادبند با افق زاویه 45 درجه را دارد و به این تغییر زاویه در اکثر نقشه های مشاهده شده کمتر توجه میشود.
- مساله دیگری که بعضآ مشاهده میشود که بیتوجهی به بعد جوشهای ارایه شده در حالتی است که بادبند به جان ستون جوش میشود. با توجه به جان نازک ستونهای متداول که عمومآ حدود 5 میلیمتر است، بر اساس ضوابط مبحث دهم بعد جوش گوشه نمیتواند بیش از ضخامت ورق یعنی 5 میلیمتر باشد که بعضآ این مساله نادیده گرفته میشود.
- مهمترین ایرادی که در اکثریت نقشه ها مشاهده میشود بیتوجهی به نحوه اتصال صحیح بادبندها به صفحه ستون است. نکته ای که اکثرآ از آن غافلند اینست که در این اتصال دیگر طول جوش افقی به مقدار کافی وجود ندارد. ولی متاسفانه در اکثریت نقشه ها دیده میشود که بدون توجه به این مساله درست همان ورقی که برای اتصالات بادبندی در بقیه قسمتها ارایه میشود، برای اتصال به صفحه ستون نیز ارایه میکنند. برخی نیز طبق جداول آماده موجود در کتاب راهنمای اتصالات فولادی ارتفاع ورق را بیشتر اختیار مینمایند تا جبران کسر طول جوش افقی انجام گردد. در این زمینه نیز باید توجه کرد که اولآ این راهنما یک نسخه اجباری نیست و نمیتوان به صورت چشم بسته از آن استفاده نمود و البته باید توجه نمود که بعد جوشهای ارایه شده در این راهنما در برخی موارد بیش از 8 میلیمتر است که عملآ در شرایط اجرایی فعلی و برخی مواقع ضخامت کم جان و بال ستون امکانپذیر نیست. ضمنآ باید به این نکته توجه نمود که به علت خارج از محور بودن نیروی بادبند نسبت به مرکز ثقل جوش مقداری لنگر نیز به اتصال وارد خواهد شد که باید جوش برای این لنگر نیز طراحی شود و علاوه بر آن این لنگر باعث ایجاد احتمال جاری شدن موضعی بال و جان ستون در محل اتصال ورق بادنبد به ستون میشود. به همین جهت دتایلهای ارایه شده در این زمینه به هیچوجه جوابگو نیستند. دتایلی که پیشنهاد جایگزینی آن با دتایلهای موجود میگردد اینست که در زیر ورق بادبندی یک ورق به صفحه ستون جوش شده و ورق بادبندی نیز به ورق دوم به طور افقی جوش گردد که به اینوسیله طول جوش افقی نیز تامین میگردد. در زیر شکل این دتایل آورده شده است:
به جای این دتایل میتوان صفحه ستونهای پای بادبند را بزرگتر اختیار کرد تا به این ترتیب امکان جوش افقی بادبند به صفحه ستون نیز موجود باشد.
8- نکته دیگر که بعضآ نادیده گرفته میشود در مورد ترکیب سیستم دیوار برشی با بادبند است. در برخی ساختمانها به علت وجود زیر زمین در اولین طبقه از دیوارهای برشی و حایل پیرامونی استفاده میشود که بر این اساس دیگر نیازی به استفاده از بادبند علاوه بر دیواربرشی نیست. اما متاسفانه در برخی نقشه ها این مساله نادیده گرفته شده و علاوه بر دیوار برشی بادبندها نیز که در طبقات بالا وجود دارند در طبقه پایین هم ادامه داده میشوند. این مساله باعث ایجاد پیچیدگی رفتاری سازه میگردد و برخلاف تصور به هیچوجه در جهت اطمینان نیست.
9- بحث دیگر در مورد نحوه اتصال دستکها به تیر است. در این اتصال با توجه به اینکه مرکز جوش وسط جوش است، لازم است که دستک هم به وسط ورق اتصال داده شود، ولی در تمامی موارد دیده میشود که دستک همانند بادبندها به گوشه ورق اتصال داده میشود که امری غلط میباشد. در زیر نمونه ای از این اتصالات غلط آورده شده است:
10- اشکال دیگری که بعضآ در نقشه ها دیده میشود بیتوجهی به چیدمان صحیح سخت کننده های در زیر نشیمن در اتصالات ساده تیر به ستون است. با توجه به اینکه محل اثر واکنش تیر در زیر جان تیر قرار دارد این سخت کننده ها نیز برای آنکه بهترین عملکرد را داشته باشند باید درست در زیر جان تیر یا تیرها قرار داده شوند که در برخی موارد به این مساله توجه کافی انجام نمیشود.
11- با توجه به آنکه وزن هر متر مربع تیغه های معمول مورد استفاده در ساختمانها بیش از 150 کیلوگرم در هر متر مربع میباشد، لازم است با توجه به بند 6-2-2-5 مبحث ششم در صورت تبدیل بار تیغه به سربار معادل، اثر موضعی بار تیغه ها در سازه در نظر گرفته شود. بر این اساس میتوان تیرچه ها یا تیرهای حامل بار این تیغه ها را کمی قویتر در نظر گرفت که متاسفانه این مساله دراکثریت نقشه ها نادیده گرفته میشود.
12- در ستونهای دوبل IPE به هم چسبیده معمولآ از یک جوش منقطع استفاده میشودکه نه شرایط جوش گوشه و نه شرایط جوش نفوذی را دارا میباشد و این جوش طبق آیین نامه تعریف نشده است. به همین جهت توصیه میگردد به جای استفاده از این جوش از ورقهای بست کوچک جهت اتصال استفاده شود.
- اشکالات عمده موجود در فایلهای محاسباتی ETABS
1- با توجه به آنکه اکثریت سازه های موجود به دلایلی نظیر پیش یا پسامدگیهای موجود، تغییرات درمحل مرکز سختی در طبقات، پیچش بیش از میزان مجاز و .... نامنظم است لازم است موارد زیر در نظر گرفته شود:
- مطابق بند 2-1-4 الف لازم است که در ساختمانهای نامنظم اثر همزمان 100 درصد نیروی زلزله در یک جهت با 30 درصد نیروی زلزله جهت متعامد در ترکیب بارها دیده شود که در اکثریت موارد این مساله نادیده گرفته میشود.
- لازم است که برای ساختمانهای بیش از 18 متر ارتفاع از تراز پایه تحلیل دینامیکی انجام گردد که در برخی موارد این مساله نادیده گرفته میشود.
2- با توجه به بند 2-3-10-4 آیین نامه 2800 لازم است جز در موارد خاص در تمامی موارد دیگر، حداقل 5 درصد برون از مرکزیت اتفاقی در طراحی و تحلیل سازه ها در هر طبقه برای نقطه اعمال بار زلزله در نظر گرفته شود. این مساله در برخی موارد نادیده گرفته میشود.
3- مطابق بند 2-3-10-3 آیین نامه 2800 لازم است که مقدار برون از مرکزیت اتفاقی در صورت لزوم با رابطه ارایه شده در این بند (رابطه 2-12) تشدید گردد که این مساله در اکثریت موارد نادیده گرفته میشود.
4- با وجود صراحت آیین نامه 2800 و مبحث دهم در اجباری بودن اعمال ضوابط ویژه لرزه ای در طراحی کلیه سازه ها ، هنوز هم این ضوابط که نقشی اساسی در مقاومت سازه ها دربرابر زلزله دارند، در اکثریت نقشه ها نایده گرفته میشود. برخی از موارد نادیده گرفته شده به شرح زیرند:
- ترکیب بارهای معرفی شده در بند 5-1 پیوست 2 آیین نامه 2800 برای کنترل ستونهای دهانه بادبندی و یا هر ستونی که دارای نیروی محوری ناشی از زلزله باشد.
- محدودیت ارایه شده در بند 5-2 پیوست 2 آیین نامه 2800 در مورد موقعیت محل وصله ستون
- ضریب کاهش تنش مجاز فشاری بادبندها مطابق با بند 8-2 پیوست 2 آیین نامه 2800
- ضوابط مربوط به طراحی اتصالات بادبندها
5- درطراحی بادبندهای ضربدری باید ضریب کمانش در جهت جانبی برابر 0.67 اعمال گردد که این مساله معمولآ فراموش میشود
6- در طراحی بادبندیای ضربدری ضریب کمانش برای جهت اصلی عدد 0.5 است که این ضریب توسط خود برنامه در نظر گرفته میشود و نیازی به اعمال دوباره آن توسط کاربر نیست که در برخی موارد به اشتباه دوباره وارد میشود که این مساله باعث میشود که ضریب کمانش به جای عدد 0.5 عدد 0.25 در نظر گرفته شود.
7- در برخی موارد وزن دیوارهای پیرامونی و وزن مرده سقف کمتر از واقعیت اعمال میشود
8- در اکثر موارد محاسبه وزن موثر سازه توسط خود نرم افزار محاسبه میشود. در محاسبه وزن موثر هر طبقه لازم است نصف وزن دیوارهای بالا و پایین در نظر گرفته شود. اما در مورد بام تنها وزن جانپناه در نظر گرفته میشود. به همین جهت لازم است وزن نصف دیوارهای پیرامونی طبقه ماقبل آخر به صورت دستی به وزن موثر طبقه بام اضافه شود که این مساله عملآ در تمامی موارد نایده گرفته میشود.
- اشکالات عمده موجود در فایلهای محاسباتی SAFE
1- در فایلهای محاسباتی SAFE در صورت استفاده از آیین نامه ACI-318-2002 با توجه به اینکه نیروی زلزله از این ویرایش به بعد مطابق آیین نامه بارگذاری ASCE به روش طراحی نهایی محاسبه میگردد، ترکیب بارهای پیش فرض برنامه به گونه ای است که ضریب بارهای زلزله عدد یک میباشد. حال آنکه بارهای زلزله محاسبه شده مطابق آیین نامه 2800 ایران بر اساس روش طراحی تنش مجاز میباشد. پس اعمال ضریب یک برای بارهای زلزله درست نمیباشد. در اینحالت باید بر اساس بند 9-2-1پ آیین نامه ACI318-02 ضریب بارهای زلزله را به جای یک عدد 1.4 وارد نمود. این مساله در تمامی موارد نادیده گرفته میشود. در صورت استفاده از آیین نامه CSA (آیین نامه بتن کانادا) لازم است که ترکیب بارهای آیین نامه های ایران نظیر مبحث نهم یا آبا جایگزین شود که این مساله نیز اکثرآ مورد بیتوجهی قرار میگیرد.
2- همانند طراحی اسکلت سازه، در طراحی پی نیز در صورت لزوم باید ترکیب 100 درصد نیروی زلزله در هر جهت با 30 درصد نیروی زلزله جهت متعامد به صورت همزمان اعمال گردد که این نیز اکثرآ نادیده گرفته میشود.
3- با توجه به آنکه در زیر پی نیروهای کششی نمیتواند پدید آید لازم است در مدل کامپیوتری SAFE در قسمت Analysis/set option گزینه Iterative for Uplift فعال گردد که این مساله نیز اکثرآ نادیده گرفته میشود.
4- در تعریف دال فونداسیون همانطور که در بخش اشکالات نقشه نیز گفته شد لازم است که حدود 6 سانتیمتر پوشش بتن رعایت گردد و براین اساس چون مقدار 6 سانتیمتر از بیرون خاموتها در نظر گرفته میشود فاصله بین محور آرماتورها تا لبه بیرونی پی از هر طرف باید چیزی در حدود 8 سانتیمتر در نظر گرفته شود که عملآ این فاصله عمومآ 5 سانتیمتر وارد میشود.
5- برای کنترل برش پانچ در نرم افزار لازم است که بارهای اعمال شده به مدل با بعدی مساوی با میانگین بعد ستون و صفحه ستون وارد شود که این مساله اکثرآ رعایت نمیشود و برای بعد بار عدد صفر که پیش فرض برنامه است مورد قبول قرار میگیرد که باعث عدم کنترل برش پانچ میگردد.
قابل ذکر است که اشکالاتی که تا کنون ذکر شده است بر اساس نتایج بررسی تعداد محدودی از نقشه ها بوده است و در آینده در صورت مشاهده موارد جدیدتر اطلاعرسانی انجام خواهد شد.
موفق باشید
دوست عزیز، به سایت علمی نخبگان جوان خوش آمدید
مشاهده این پیام به این معنی است که شما در سایت عضو نیستید، لطفا در صورت تمایل جهت عضویت در سایت علمی نخبگان جوان اینجا کلیک کنید.
توجه داشته باشید، در صورتی که عضو سایت نباشید نمی توانید از تمامی امکانات و خدمات سایت استفاده کنید.
پاسخ با نقل قول
پاسخ : شهر همدان/ نگاهی به برخی اشکالات در طراحی ساختمانهای اسکلت فلزی
نوشته اصلی توسط kahrupay
علاقه مندی ها (Bookmarks)