English
فارسی
طراحی و محاسبۀ سازه‌های فولادی و بتنی، به عنوان اصلی‌ترین شاخه مهندسی عمران مطرح بوده و از اهمیت و جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. بدون تردید استفاده بهینه از فولاد و بتن در سازه‌ها، نیاز به طراحی و محاسبات دقیق دارد. ایجاد سازه‌هایی مقاوم در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی که از نقطه نظر اجرایی نیز مقرون به صرفه باشند بدون طراحی و محاسبۀ صحیح، بعید به نظر می‌رسد. از طرفی مهارت و تسلط در طراحی سازه، علاوه بر معلومات نیاز به مهارت و تمرین فراوان دارد.
فعالیت تخصصی شرکت ابـرند در بخش مهندسی سازه شامل تمامی مراحل انجام مطالعات اولیه، ارائه مشاوره، طراحی سازه‌های مختلف نظیر مجتمع‌های تجاری، مسکونی، اداری، پل‌ها، سازه‌های بلند مرتبه و سازه‌های خاص با بکارگیری کارشناسان مجرب، با استفاده از به‌روز ترین نسخه‌های نرم افزاری و سخت افزاری می‌باشد.
طراحی سازه چیست؟
طراحی سازه به فرایند طراحی و برنامه‌ریزی سازه‌هایی مانند ساختمان‌ها، پل‌ها، برج‌ها و سازه‌های دیگر اشاره دارد. به کمک طراحی، نیازهای سازه و شرایط محیطی مورد بررسی قرار می‌گیرد و سپس با استفاده از اصول و مفاهیم مهندسی، سازه‌ای طراحی می‌شود که بتواند نیروها و بارهای مختلف را به طور ایمن و مطمئن تحمل کند. مهندسان سازه با ترکیب علم و هنر، به تحلیل و طراحی‌سازه‌هایی می‌پردازند که علاوه بر عملکرد فنی، نیازهای استفاده کنندگان را نیز برآورده کنند. همچنین توجه به نقش زیبایی‌شناسی نیز در طراحی ساختمان اهمیت بالایی دارد. طراحی سازه شامل اهداف و مراحل مختلفی می‌شود که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت.
طراحی یکی از اصول کار ابنیه و ساختمان است که شامل طراحی فونداسیون، ستون‌ها، تیرها، دال‌ها، اتصالات، تاسیسات برقی و مکانیکی و… می‌شود. تمامی این طراحی‌ها باید در خدمت طرح معماری پروژه باشند. با توجه به این نکته، نیاز است تا هماهنگی قابل توجهی بین مهندس معمار، مهندس سازه، مهندس مکانیک و مهندس برق برقرار باشد. اگر هر یک از این بخش‌ها نتواند کار خود را به درستی انجام دهد سبب ناهماهنگی در سایر بخش‌ها شده و بهره‌برداری از پروژه مورد نظر را با اخلال ایجاد خواهد کرد. بهره‌گیری از تیم طراحی قوی و با تجربه که در طی سالیان متمادی با چالش‌های گوناگونی در سایر پروژه‌ها مواجه شده‌اند می‌تواند در وقت، انرژی و هزینه‌ها صرفه جویی چشم‌گیری کند و در نهایت آسایش و امنیت را برای ساکنین به ارمغان آورد.
اهداف طراحی سازه
طراحی سازه ساختمان زیرمجموعه مهندسی عمران به شمار می‌رود. مهم‌ترین وظایف مهندسان سازه طراحی دقیق عناصر سازه، اطمینان از اجرای صحیح طرح سازه و نظارت در حین ساخت و ساز می‌باشد.
اهداف طراحی سازه عبارتند از:
- تولید سازه‌ای که در طول عمر خود در برابر تمام بارهای وارده مقاومتی بدون شکست داشته باشد
- بدست آوردن ابعاد اقتصادی اعضای سازه
- بررسی استحکام و پایداری سازه
- اطمینان از ایمنی سازه
تمام اهداف فوق به طور همزمان باید در طراحی سازه ساختمان مدنظر قرار گیرند و با یکدیگر تعادل مناسبی برقرار کنند تا یک سازه با عملکرد بالا و کارایی مناسب ساخته شود.
مراحل طراحی سازه
طراحی سازه فرآیندی است که در آن سازه‌ها و سیستم‌های سازه‌ای برای پاسخگویی به نیازهای مشخصی طراحی می‌شوند. به طور کلی می‌توان گفت برای طراحی هر سازه 8 مرحله ضروری وجود دارد.
این 8 مرحله معمولاً شامل مراحل زیر است:
- تعریف نیازها
در این مرحله، نیازهای سازه و شرایط عملیاتی آن شناسایی می‌شود. این مرحله شامل بررسی بارها و نیروهای عملیاتی و غیرعملیاتی، محیط زیستی، قوانین و مقررات مربوطه و نیازهای کاربران است.
- تحلیل بارها و نیروها
در مرحله تحلیل بارها و نیروها، بارها و نیروهای وارده که بر سازه اعمال می‌شوند، مورد تحلیل قرار می‌گیرند. نمونه‌هایی از بارهای وارد بر سازه‌ها عبارتند از: بارهای مرده، بارهای زنده، بارهای باد، بارهای برف، بارهای زلزله، فشار زمین، آب و یخ، بارهای حرارتی و بارهای دینامیکی. بسته به اینکه سازه در کجا قرار گرفته، باید انواع بارها در نظر گرفته شوند. مقادیر این بارها را می‌توان با استفاده از کدها و مراجع طراحی سازه شناسایی کرد.
- انتخاب نوع سازه
مهندس در این مرحله، نوع سازه مناسب را براساس نیازها و شرایط محیطی و زیستی انتخاب می‌کند. نوع سازه ممکن است مانند سازه‌های بتنی، فولادی، چوبی یا سازه‌های خاص مانند پل‌ها و برج‌ها باشد.
- طراحی اولیه
در این مرحله، طراحی اولیه سازه صورت می‌گیرد. این مرحله شامل انتخاب ابعاد اولیه و تعیین شکل و ساختار کلی سازه است. در این مرحله نشان داده می‌شود که سازه در واقعیت قرار است چگونه باشد.
- مدل‌سازی و تحلیل دقیق
در مرحله مدل‌سازی و تحلیل دقیق، سازه به صورت دقیق‌تر و با استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی سازه، مدل‌سازی می‌شود. سپس با استفاده از تحلیل عددی و روش‌های مختلف، رفتار سازه تحت بارها و لرزش های مختلف بررسی می‌شود تا اطمینان حاصل شود که سازه تحت شرایط مختلف به طور ایمن و پایدار عمل می‌کند.
- طراحی جزئیات
جزئیات اجزای سازه همچون اتصالات و نحوه قرارگیری مواد سازه مانند اتصالات تیر یا ستون، مشخصات آرماتور، تعداد میلگردهای تقویت کننده، اندازه متعادل بتن و … مشخص می‌شود. این جزئیات بر اساس استانداردها و مقررات صنعت ساختمان تعیین می‌شوند.
- تحلیل و ارزیابی کیفیت
پس از طراحی جزئیات، سازه با استفاده از شبیه سازی‌ها و تحلیل‌های دقیق تر بررسی می‌شود. همچنین، استفاده از روش‌های ارزیابی کیفیت مانند آزمون‌ها و بررسی‌های فنی می‌تواند در این مرحله انجام شود.
- تاییدیه های فنی
در نهایت، سازه و طراحی آن توسط متخصصین فنی و مهندسین تایید می‌شود. تاییدیه‌های فنی شامل بررسی و ارزیابی محاسبات، طراحی، جزئیات و استانداردها است. در صورت تایید، سازه برای اجرا و ساخت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در طراحی سازه ساختمان، مهندسان سازه حتما باید به استانداردها، مقررات و قوانین مربوطه توجه کنند. همچنین باید با استفاده از تجربه و دانش فنی خود، سازه‌های ایمن، پایدار و اقتصادی را طراحی کنند.
نکات مهم طراحی سازه
در زمان طراحی، نکات مهم و ضروری وجود دارند که حتما باید آنها را به طور دقیق و فنی در نظر گرفت. برخی نکات مهم و قابل توجه عبارتند از:
بارهای عملیاتی
برای طراحی سازه، بارهای عملیاتی مانند بارهای زنده، بارهای باد و بارهای برف باید به درستی محاسبه و در نظر گرفته شوند. این بارها براساس استانداردها و مقررات محلی مشخص می‌شوند.
پایداری سازه
سازه باید قادر باشد تحت بارهای عملیاتی و زلزله به طور پایدار و ایمن عمل کند. برای این منظور، انتخاب سیستم سازه‌ای مناسب و انجام تحلیل‌های دقیق پایداری سازه ضروری است.
انتخاب مصالح
استفاده از مصالح مناسب و کیفیت بالا در سازه بسیار اهمیت دارد. این مرحله شامل انتخاب مناسب مواد سازه‌ای مانند بتن، فولاد و … است و باید با استانداردها و ضوابط مربوطه سازگار باشد.
مناطق زلزله خیز
در مناطق زلزله خیز، طراحی سازه باید با در نظر گرفتن نیروها و بارهای زلزله انجام شود. استفاده از روش‌ها و استانداردهای مناسب برای طراحی سازه‌های مقاوم در برابر زلزله بسیار حائز اهمیت است.
ملاحظات ایمنی
در طراحی سازه باید ملاحظات ایمنی رعایت شود. این ملاحظات شامل استفاده از ضوابط حفاظت در برابر حریق، ایمنی در برابر سقوط، بررسی خطرات پنهان و سایر ملاحظات ایمنی مربوطه است.
هزینه و بهره وری
در طراحی سازه باید به هزینه‌های ساخت و نگهداری سازه نیز توجه شود. سازه باید طوری طراحی شود که بهره‌وری اقتصادی مناسبی داشته باشد.
قوانین و مقررات
در هر منطقه، قوانین و مقررات خاصی برای طراحی و ساخت سازه‌ها وجود دارد. برای طراحی سازه ساختمان باید با این قوانین و مقررات آشنا بوده و آنها را رعایت کرد.
پیشنهاد ابرند
بدون شک یکی از مهم‌ترین کارها برای استفاده بهینه از مصالح در حین ساخت ساختمان‌ها، نیاز به طراحی سازه و محاسبات دقیق دارد. سازه‌هایی که در برابر فشار استاتیکی و دینامیکی مقاوم و از نظر اجرایی نیز مقرون به صرفه باشند، بدون طراحی دقیق و محاسبه‌ی صحیح، شکل نخواهند گرفت. تیم تخصصی طراحی و اجرای سازه ابرند برای انجام تمام امور عمرانی ساختمان آماده‌ی خدمت رسانی به هموطنان عزیز هستند.